II
Volume du ballon ^ 277 centimètres cubes.
Augmentation de poids. Iode-air . . := oB'',299
Volume de lair restant = 2'^<',i6
Densité de vapeur d'iode = 8'='',7i6
on peut conduire le calcul de la manière suivante.
Si la température ambiante est 17°, le poids théorique de la vapeur d'iode contenu dans le ballon à cette température serait :
PROCÉDÉS INDIRECTS
Le poids d'iode resté dans le réservoir est, en tenant compte de la correction à faire résultant des 2'% 16 d'air qui occupent S'^g à gSo" :
o»299 4- 1,293(0,277 — 0,00216) — - — = OB'", 634.
S'il n'y avait pas eu d'air, le poids aurait été :
o,634 X ^^" + ^-^ = OB'-, 652,
Tq 0,65-2 ' T rr: i 290°.
Faisant la correction due à la dilatation de la porcelaine (i5°), on a finalement :
La différence entre le résultat de ce calcul et celui de Deville provient de raisons analogues à celles qui ont été signalées plus haut (p. 78, note i).
Cette méthode est entièrement fautive, car l'iode ne suit pas les lois de Mariotte et de Gay-Lussac. La densité de vapeur de ce corps décroît avec la température, ce que l'on attribue a un dédoublement de la molécule d'iode. Ce fait a été établi par Crafts et Meier et confirmé par M. Troost.
Tompcralurcs . 445^*
Densités. . . , 8,75 Dt
uz '
85oo 8,08
I o3oû
^I. Troost a trouvé 5,70 à la température de i 240°. Si dans le calcul précédent, on prend 7,8 pour la densité de l'iode au point d'ébullition du zinc, on trouve
76 , PYROMETRE A GAZ
une température plus basse de i5o°, qui serait alors beaucoup trop faible.
Méthode de M. Daniel Berthelot. — Toutes les méthodies précédentes sont limitées par l'impossibilité de réaliser des enveloppes solides résistant à des températures supérieures à i joo". M. D. Berthelot a imaginé un procédé qui, au moins en théorie, peut être appliqué à des températures aussi élevées que possible, parce qu'il ne suppose pas d'enveloppe au gaz, ou au moins d'enveloppe à la mémo température II repose sur la variation d'indice de rélraction d'une masse gazeuse échauflee à pression constante ; la vitesse de la lumière dépend de la nature chimique et de la densité de ce milieu, mais est indépendante de son état physique. Un gaz, un liquide, un solide d'une môme nature chimique produisent un retard de la lumière dépendant seulement de la quantité de matière traversée; cette loi, sensiblement vraie pour des corps quelconques, doit être absolument rigoureuse pour des corps approchant de l'état gazeux parfait. On mesure ce retard par le déplacement des franges d'interférence entre deux faisceaux de lumière parallèles, l'un traversant le gaz chaud, l'autre le gaz froid. En réalité, M. D. Berthelot emploie une méthode de réduction au zéro : il annule le déplacement de la frange en faisant varier à température constante la pression du gaz froid jusqu'à ce que sa densité soit égale à celle du gaz dans la branche chaude qui garde une pression constante.
Appareil. — Une difficulté provient de la nécessité de séparer la lumière en deux faisceaux parallèles, puis de les réunir sans leur donner une différence de marche qui rende les franges invisibles en lumière blanche. On y arrive de la façon suivante (voir fig. 9).
Un rayon lumineux ah tombe sur un miroir MM', qui
PROCEDES LYDIRECrS
dédouble en deux rayons parallèles bf et cd\ pour iparer les faisceaux de manière à pouvoir installer des appareils sur leur parcours, un prisme P donne au rayon Z>/"la direction ^/^ : on peut ainsi obtenir un écartement de 92 millimètres. Un deuxième prisme P, ramène le rayon cd suivant Ini^ et après réflexion sur un
t'jg- 9-
deuxième miroir MjM'^, on observe les franges dans une lunette réglée sur l'infini. Les tubes contenant les gaz sont placés en T et Ti.
11 faut naturellement que les prismes P et Pi soient parfaitement travaillés. On fait d'abord un premier réglage en lumière jaune, puis on achève en lumière blanche.
Le tube à pression variable est fermé par deux glaces, de même que le tube chaud ; ces quatre glaces doivent être absolument identiques. Le tube chaud est chaufl*é par un bain de vapeur aux basses températures, par le courant électrique traversant une spirale incandescente aux températures élevées.
Mais une difficulté provient de ce que dans le tube chaud, il existe une région à température variable entre la zone chaude et Fatmosphère froide.
^8 PYROMEFRE A GAZ
Pour éliminer Tinfluence de cette zone variable, il y a dans l'intérieur du tube chaud deux tubes à circulation d'eau froide dont on peut faire changer la distance ; on admet que la région variable reste semblable et que la différence de distance entre les deux tubes donne la colonne chaude réellement utilisée. Il en résulte que la longueur comparée de la colonne chaude et de la colonne froide (cette dernière étant constante) ne sont pas les mômes : la formule à employer sera un peu plus compliquée.
n étant l'indice de réfraction d'un gaz et d sa densité, on a :
n — I =1 kd.
Dans le tube à pression constante,
do ~ T
et dans le tube à température constante,
do Po ' Pour obtenir l'invariabilité des franges, il faut que :
{ni — «o) I^ = («' — "o)^'
L étantla longueur du tube à température constante, et l le déplacement du tube chaud.
rf.)L
■do)l
expression qui donne une relation entre les pressions et les températures.
POI.XTS FIXES ;f^
Go^tle méthode, employée pour le contrôle des points d'ébuUilion, a donné les résultats suivants qui sont rapprochés des résultats calculés d'après les anciennes expériences de Regnault.
Pression. Température Température observée. calculée.
Alcool 74i™™,5 77°,69 77°,64
Eau 740""", I 99°, 2 99°, 20
Aniline 746"'%48 1830,62 183°, 54
M . Berthelot a gradué par le même procédé un couple dont il s'est servi pour déterminer les points de f^ision de l'argent, du cuivre, de For, et la température d'ébuUition du zinc :
Argent 962°
Or 1064"
Zinc 910''
Sauf pour le zinc, les nombres trouv^és sont identiques à ceux qui résultent des meilleures déterminations faites par d'autres méthodes. La différence observée pour le zinc tient probablement au rayonnement des parois du vase contenant le métal.
Points fixes. — Les points fixes qui seront employés pour la graduation des autres pyromètres doivent être choisis parmi les déterminations de température faites avec le thermomètre à gaz. De celles qui viennent d'être passées en revue, on ne peut guère recommander que les suivants :
Soufre. — (Ebullition) 445° sous la pression de 760 millimètres avec une variation de o^jOgS par changement de
8o PYROMÈTRE A GAZ
I millimètre de mercure dans la pression atmosphérique.
Le point d'ébullition du soufre a été l'objet de quatre séries de déterminations distinctes.
Rcgnault 448
Crafts 445
Callendar 444,5
Chappuis elHarker. . . ; 445,2
Le nombre de Regnault a été obtenu en plongeant le . réservoir du thermomètre dans le soufre liquide ; ce liquide a pu se surchauffer et donner un nombre trop fort. Les trois autres déterminations très concordantes ont été obtenues dans la vapeur. Elles conduisent au nombre moyen 44^, qui doit être exact à moins de 0^,5 près.
Zinc. — (Ebullition) 930° avec une variation de oo,i5 degré par changement de i millimètre dans la pression atmosphérique.
Le point (rébullition du zinc comme celui du soufre a été Fobjet de mesures nombreuses,
E. Becquerel 93o'' et 890°
H. Saint-Claire-Deville 91 5 à 945
Barus 926 et 981
Violle 929,6
D. Berthelot 910
Les nombres de Violle et Barus qui semblent mériter le plus de confiance conduisent à adopter le nombre approché 980 qui doit être exact à environ 5° près.
On a laissé décote dans le tableau ci-dessus les déterminations de II. Sainte-Claire- Deville faites avec la vapeur d'iode et le thermomètre à acide carbonique qui donnent des noinbres de 100° plus élevés et certainement beaucoup trop forts.
POLXTS FIXES 8i
Or. — (Fusion) io65.
Les déterminations du point de fusion de Tor également assez nombreuses sont moins concordantes encore que celles du point d'ébuUition du zinc.
Pouillet 11800
E. Becquerel 1092 et io37
.Violle 1045
Holborn et Wien de 1070 à 1075
Heycock et Ncville 1062
D. Berthelot 1064
Les quatre dernières séries d'expériences semblent a priori mériter une confiance égale. Mais la comparaison entre le point de fusion de l'or de M. Violle i 0^0 et son point de fusion de l'argent 954 ne donnent qu'un écart de 90°. Or, il est facile au moyen des couples ther- ^mo-électriques d'établir d'une façon certaine que l'écart entre ces deux températures est supérieur à 100° tout en différant fort peu. Or, les expériences de M. Yiolle sur le point de fusion de l'argent sont des deux celles qui méritent le plus de confiance. En les prenant comme point de départ on arriverait à 1060'' pour la fusion de lor.
En se limitant alors aux trois dernières séries, on peut prendre le nombre approché io65 qui ne doit pas comporter une erreur supérieure à 10°.
Argent. — (Fusion) 962.
Le point de fusion de ce métal est d'un emploi moins avantageux que celui de l'or, en raison de sa volatilité ïq^ui ne permet pas de le chauffer au voisinage de fils de iplatine (couple thermo-électrique) sans les altérer pro- [fondément et aussi de son altérabilité plus grande que |celle de l'or. Dans les atmosphères réductrices, au contact de matières siliceuses, son point de fusion s'abaisse
Le Chatelif.r. Températures élevées. 6
82 PYROMETRE A GAZ
notablement par suite vraisemblablement cFune absorption de silicium comme cela arrive avec le platine.
Le point de fusion de l'argent est un de ceux qui a été le plus fréquemment déterminé.
Pouillet looo'^
E. Becquerel 960 et 916
VioUe 954
Holborn et Wien 970
Heycock et Neville 960,5
D. Berthelot 962
Les quatre dernières déterminations qui semblent mériter une confiance analogue conduisaient à un chiffre moyen de 962°, qui doit certainement être exact à moins de 10° près, très vraisemblablement même à moins
de 5°.
Plaline. — - 1780.
Le point de fusion di,i platine a été déterminé deux fois par Violle d'aljord, puis par Holborn et Wien. Les résultats n'ont différé que de i'^, c'est-à-dire ont été pratiquement identiques. On ne doit néanmoins considérer cet accord que comme un accident heureux, qui ne peut donner aucune indication sur la précision de la détermination de ce point de fusion. Les mesures expérimentales et surtout les extrapolations indispensables comportent des incertitudes autrement grandes que l'on ne saurait évaluer a priori. Une erreur de aS" ne serait pas incompatible avec la précision des mesures faites.
On peut quelquefois se proposer de graduer un pyromètre jusqu'au voisinage de la température ambiante, bien que dans ces cas l'emploi du thermomètre à mercure doive être préféré. On pourra alors employer les deux points d'ébullition de l'eau et de la naphtaline.
