RÉFLEXION DE LA CHALEUR
ser en abondance les rayons infra-rouges. Ces phénomènes expliquent la propriété des serres : les vitres laissent pénétrer la chaleur lumineuse des rayons solaires, qui échauffe les parois intérieures ; celles-ci émettent de la chaleur obscure, qui ne peut traverser le verre et échauffe l'air intérieur.
714. Kéflexion de la chaleur. — Une partie de la chaleur qui tombe sur les corps est réfléchie suivant les mêmes lois que la lumière. On peut le montrer en répétant pour la chaleur toutes les expériences sur les miroirs qui ont été indiquées à propos de la lumière. On fait ordinairement celle-ci. Deux gi'auds miroirs sphériques sont placés en face l'un de l'autre, de sorte que leurs axes principaux coïncident. Au foyer principal de l'un d'eux on dispose une source de chaleur, par exemple des charbons allumés : les rayons réfléchis par la surface polie deviennent parallèles et vont frapper le second miroir qui les concentre à son foyer principal. Si l'on place en ce point un corps combustible, comme du cotonpoudre, on le verra s'enflammer sous l'action de la chaleur réfléchie.
Pour étudier la réflexion de la chaleur, on dispose la sur-
face réfléchissante verticalement en G sur le support A (fiy. 451), de sorte qu'elle puisse tourner et recevoir la chaleur de la source S sous une incidence quelconque. Un index F, qui tourne en même temps sur un cercle gradué, permet de mesurer cette incidence. La pile thermo-électrique est fixée sur une
A.&UEHHE
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petite règle additionnelle R qui peut tourner en I autoui- du support A : elle peut ainsi recevoir le faisceau réQéchi pour toutes les incidences en restant toujours à la même distance du miroir. On reçoit ainsi le faisceau rétléchi sous une incidence déterminée, et l'on note la déviation du galvanomètre, puis on enlève le miroir G et l'on tourne la petite règle It de manière à l'amener sur le prolongement de la grande, et à placer la pile sur le trajet du faisceau incident; on détermine la nouvelle déviation. Le rapport des deux intensités donne le pouvoir réfléchissant pour cette incidence, c'est-à-dire le rapport de la quantité de chaleur réfléchie à la chaleur reçue.
Le pouvoir réfléchissant varie avec la réfrangibilité des rayons incidents, avec la nature de la surface réfléchissante, et^avec l'état de cette surface : il augmente avec le poli. Enfin il peut varier aussi avec l'angle d'incidence : pour le verre, il augmente avec cet angle. Il est égal dans chaque cas à celui de la lumière : les nombres trouvés pour la chaleur par de la Provostaye et Desains sont égaux à ceux que Jamin a obtenus pour la lumière. Au contraire le pouvoir rétléchissant des métaux varie peu jusqu'à l'incidence de 70°.
715. Diffusion de la chaleur. — Les substances ma4,es agissent sur le chaleur comme sur la lumière, et diffusent dans toutes les directions une partie du faisceau incident. Pour étudier la difîusion, on place sur le support A (fig. 431) une plaque recouverte de la substance considérée, et l'on amène la pile, montée sur la règle R, devant la face antérieure, de manière à déterminer successivement la proportion de chaleur diffusée dans chaque direction. Cette proportion dépend évidemment de la nature de la substance et de celle des rayons incidents, de l'angle d'incidence et aussi de la direction considérée. Les lois de la diffusion sont très peu connues. Dans le cas de l'incidence normale, de la Provostaye et Desains ont montré que pour quelques substances, telles que la céruse, la quantité diffusée dans chaque direction est proportionnelle au cosinus de l'angle que fait cette direction avec la noi-male.
On appelle pouvoir diffusif total le rapport de la somme dc< quantités de chaleur diffusées da7is toutes les directions à la chaleur incidente.
716. Absorption de la chaleur. — Une partie de la chaleur reçue par un corps, est absorbée et sert à élever sa température. On appelle pouvoir absorbant d'une substance le rapport de la quantité de chaleur absorbée à la quantité reçue: on détermine d'ordinaire ce pouvoir indirectement.
ÉGALITÉ DES POUVOIRS ÉMISSIFS ET ABSORBANTS. îiSl
Si la substance considérée est athcrniane et parfaitement polie, la chaleur qu'elle reçoit est seulement absorbée ourétléchie; donc la somme des deux quantités A et R qui subissent ces deux modifications doit être égale à la quantité incidente Q
ou
mais Q et Q- représentent par définition le pouvoir absorbant a et le pouvoir réfléchissant?'. Donc
rt = 1 — r.
Dans ce cas on obtiendra le pouvoir absorbant en retranchant de 1 le pouvoir réfléchissant. On démontrerait de même que, pour les substances athermanes et absolument mates, qui n'ont pas de pouvoir réflecteur, le pouvoir absorbant s'obtiendrait en retranchant de 1 le pouvoir diffusif total.
Enfin, la méthode la plus commode repose sur ce fait que le pouvoir absorbant est égal au pouvoir émissif, ainsi que nous l'indiquons plus loin.
Le pouvoir absorbant varie avec la nature des corps et de la source et avec l'état physique du corps. Le noir de fumée absorbe toute la chaleur qu'il reçoit, de quelque source qu'elle provienne : c'est pour cette raison qu'on noircit les faces de la pile de Melloni ; sans cette précaution les résultats obtenus dépendraient du pouvoir absorbant de cette pile.
717. Émission €le la clialciir. — Portés à une même température, des corps dilTércnts rayonnent des quantités inégales de chaleur. On peut le constater au moyen d'un cube de laiton dont les quatre faces latérales sont enduites de quatre substances différentes : on tourne successivement chacune d'elles vers la pile thermo-électrique, et l'on mesure les intensités. Le noir de fumée est le corps qui émet le plus : pour cette raison c'est à lui qu'on rapporte les pouvoirs émissifs. On nomme missi'/" d'un corps le rappoi'tde la quantitéde chaleur émise par ce corps à celle qu'émettrait le noir de fumée dans les mêmes conditiom.
718. Égalité des pouvoirs émissifs et absorbants. — Ou démontre que les pouvoirs émissifs des différents coqjs sont
proportionnels à leurs pouvoirs absorbants. Or nous avonsvu que le pouvoir absorbant du noir de fumée est égal à i et, d'un autre côté, on prend son pouvoir émissif comme unilé. Grâce à cette convention, les pouvoirs émissifs et absorbants deviennent égaux.
719. Équilibre mobile des «empératares. — Réflexion apparente «lu froiii. — Si un corps est en présence d'un autre plus froid, il est naturel d'admettre qu'il lui envoie de la chaleur, de sorte qu'il se refroidit et que l'autre s'écbaufïé; mais, s'il est placé près d'un autre corps ayant la même température, il ne se refroidit plus : doit-on admettre dans ce cas qu'il cesse d'émettre de la chaleur? Il est beaucoup plus logique de supposer, comme l'a fait Prévost, quêtons les corps rayonnent toujours de la chaleur. Dans le premier cas, le corps le plus chaud envoie de la chaleur à l'autre eten reçoit de lui ; mais il en émet plus qu'il n'en absorbe et par conséquent se refroidit. Dans le second cas, chaque corps en absorbe autant qu'il en perd et sa température reste constante. C'est là ce qu'on entend par l'équilibre mobile des températures.
Si, dans l'expérience des deux miroirs conjugués (§ 714), on remplace la source de chaleur par un mélange réfrigérant et le corps combustible par un thermomètre, on voit baisser le niveau du mercure. Ce résultat s'explique très bien par la théorie précédente, sans qu'il soit nécessaire d'admettre l'existence de rayons froids. Le thermomètre et le mélange réfrigérant rayonnent de la chaleur, qui se réfléchit sur les miroirs. Le thermomètre, qui est le plus chaud, en émet plus qu'il n'en reçoit, et sa température s'abaisse.
720. Échauifement et refroidissement par rayonnement. — Lorsqu'un corps a une température supérieure à celle du milieu ambiant, il perd par rayonnement plus de chaleur qu'il n'en reçoit dans le même temps des corps voisins ; par suite sa température s'abaisse peu à peu. La quantité de chaleur perdue parle corps dans l'unité de temps est proportionnelle à sa surface et à son pouvoir émissif. Aussi fait-on de préférence en métal poli les corps dont on veut ralentir le refroidissement. Enfin, toutes choses égales d'ailleurs, ou peut admettre, si l'excès de température des corps est faible, que la quantité de chaleur perdue dans un temps très court est proportionnelle à ce temps et à cet excès de température. C'est la loi de Newton ; si l'excès de température est un peu grand, la loi du refroidissement est beaucoup plus compliquée. Les mêmes lois s'appliquent au cas oix le corps, étant plus
Fi!;. 452.
IDENTITÉ DE Lk GtL\LEUR ET DE LA. LUMIÈRE. 55:^
Iroid que le milieu ambiant, se réchauffe par rayonnement.
721. Utilisation «le la chaleur solaire. — La connaissance des lois du rayonnement permet d'obtenir des effets caloriiiques plus intenses. L'appareil représenté figure 452 permet d'utiliser la chaleur solaire. Un miroir conique renvoie les radiations réfléchies sur une petite chaudière placée suivant son axe.
Cette chaudière est noircie , pour lui donner un plus grand pouvoir absorbant, et entourée d'un cylindre de verre, qui laisse entrer la chaleur lumineuse et retient la chaleur obscure émise par l'appareil. On peut ainsi porter l'eau à l'ébullition, et faire tourner un petit moteur.
722. Identité de la chaleur et de la lumière. — De nombreuses expériences ont montré qu'on ne peut séparer la chaleur de la lumière dans la partie visible du spectre ; si 1 on fait passer ces radiations à travers un corps imparfaitement transparent, la lumière et la chaleur sont interceptées exactement dans la même proportion. 11 existe donc dans le spectre une série de radiations dont l'indice de réfraction croit d'une façon continue et qui possèdent à divers degrés les propriétés calorifique, chimique et lumineuse. Notre œil en particulier n'est sensible qu'aux radiations intermédiaires ; mais lachaleur et la lumière ne sontpas des phénomènes distincts: elles sont produites par un rayonnement unique dont les effets diffèrent suivant les organes qu'ils impressionnent. La lumtpre et la chaleur sont donc dues à une cause identique : le mouvement vibratoire très rapide et d'amplitude très petite dont sont animées les molécules de tous les corps.
