A. DIVERSES TEMPÉRATURES

Annales de Chimie et de Physique, 7e série, t. V, iSg5, p. 289.

Introduction.

Les corps se divisent, au point de vue de leurs propriétés magnétiques, en trois groupes distincts :

1" Les corps dia magnétiques, qui comprennent le plus grand nombre des corps simples et composés;

2" Les corps faiblement magnétiques, parmi lesquels se trouvent l'oxygène, le bioxyde d'azote, le palladium, le platine, le manganèse, enfin les sels de manganèse, de fer, de nickel, de cobalt, de cuivre, de didyme;

3" Les corps ferro-magnétiques, qui comprennent le fer, le nickel, le cobalt, la magnétite (Fe;50'' ), et encore l'acier, la fonte et divers alliages.

A première vue, ces trois groupes sont absolument tranchés; cette séparation supporte-t-elle un examen plus approfondi? Existe-t-il des transitions entre ces groupes? S'agit-il de phénomènes entièrement différents, ou avons-nous affaire seulement à un phénomène unique plus ou moins déformé? Ces questions préoccupaient beaucoup Faraday qui y revient souvent dans ses Mémoires. On lui doit sur ce sujet une expérience importante : on savait depuis fort longtemps que le fer perd à la chaleur rouge ses propriétés magnétiques; Faraday a montré qu'aux températures élevées le fer reste encore magnétique, bien que faiblement.

Un même corps peut donc appartenir successivement au troisième et au second groupe.

Indépendamment de toute théorie, on sent qu'un phénomène est connu dans les grandes lignes lorsque nos connaissances forment un tout continu, lorsque nous pouvons, entre deux cas donnés, imaginer toute une série de cas intermédiaires aussi rapprochés que l'on voudra. On n'en est pas encore là pour les phénomènes magnétiques, et l'on doit faire de nouvelles expériences.

Pour résoudre le problème, il faut, je pense, étudier les propriétés magnétiques de divers corps dans des conditions aussi différentes que possible de température, de pression, d'intensité de champ magnétique. Je me suis proposé dans ce travail de faire varier la température dans des limites très étendues, et je suis parvenu à étudier certains corps depuis la température ambiante jusqu'à 1870°.

J'ai étudié à diverses températures, parmi les corps diamagnétiques : l'eau, le sel gemme, le chlorure de potassium, le sulfate de potasse, l'azotate de potasse, le quartz, le soufre, le sélénium, le tellure, l'iode, le phosphore, l'antimoine et le bismuth; parmi les corps faiblement magnétiques : l'oxygène, le palladium, le sulfate de fer; parmi les corps ferro-magné tiques : le fer, le nickel, la magnétite et la fonte.

Mes expériences n'ont amené aucun rapprochement entre les propriétés des corps diamagnétiques et celles des corps paramagnétiques, et les résultats sont favorables aux théories qui attribuent le magnétisme et le diamagnétisme à des causes de natures différentes.

Au contraire, les propriétés des corps ferro-magnétiques et celles des corps faiblement magnétiques sont reliées intimement. Un corps ferro-magné tique se transforme progressivement, quand on le chauffe, en corps faiblement magnétique et l'on peut donner une image générale des phénomènes en remarquant que la façon dont l'intensité d'aimantation varie sous l'influence de la température et de l'intensité du champ magnétisant rappelle la façon dont la densité d'un fluide varie sous l'influence de la température et de la pression.

Bien que ce travail comporte un nombre considérable de mesures, il doit surtout être considéré comme une recherche d'in-

vestigation générale. Les mesures ne sont pas très précises, l'incertitude des coefficients d'aimantation déterminés est, en effet, de l'ordre de grandeur de i à 2 pour 100, même au point de vue des valeurs relatives. Enfin, j'ai pu examiner assez complètement les propriétés magnétiques de quelques corps, mais l'étude de plusieurs autres a été à peine ébauchée, et les nombres que j'ai déterminés pour ceux-ci doivent être considérés comme le résultat d'une simple reconnaissance destinée à rendre compte de la manière générale dont ils se comportent au point de vue de leurs propriétés magnétiques lorsque la température varie.

La variation du coefficient d'aimantation des corps diamagnétiques avec la température n'avait été l'objet jusqu'ici d'aucune étude systématique, cependant Pliicker (') avait remarqué que, lorsque la température augmente, le diamagnétisme de la stéarine,, du soufre et du mercure reste invariable, tandis que le diamagnétisme du bismuth diminue.

Les sels magnétiques ont été l'objet d'une étude de Wiedemann ;. il est arrivé à cette conclusion importante que leur coefficient d'aimantation diminue quand la température augmente et que le coefficient de variation est le même pour tous les sels magnétiques. Ce coefficient a une valeur absolue voisine de celle du coefficient de dilatation des gaz. M. Piessner a repris le travail de Wiedemann et il est arrivé aux mêmes conclusions (-).

Rowland, en 1874? a étudié la susceptibilité du nickel, du cobalt et du fer à o" et à 280°. 11 a montré que la susceptibilité du nickel diminue lorsque la température augmente et que le champ magnétique est intense et commence au contraire par augmenter en même temps que la température lorsque le champ est faible.

M. Bauer, en 1880, et M. Berson (3) ont repris cette question. M. Berson a construit les courbes de l'intensité d'aimantation d'un barreau de nickel jusqu'à la température de 34o° à laquelle cette intensité d'aimantation tombe à des valeurs extrêmement faibles.

(') Wiedemann, Traité d'Électricité et de Magnétisme.

(2) Wiedemann, Traité d'Électricité et Pogg. Ann., t. CXXVI, i865, p. 1. — Plessner, Wiedem. Ann, t. XXXIX, 1890, p. H36.

(3) Ewing, Magnetic induction, p. i63. — Berson, Journal de Physique? 1886, p. 437.

M. Ledeboer(') a étudié, jusqu'à la température de transformation magnétique, l'induction dans un barreau de fer par une méthode élégante, fondée sur la mesure du coefficient de selfinduction d'une bobine dont le barreau du fer constitue le noyau. Il chauffait le morceau de fer dans l'intérieur de la bobine à l'aide d'un courant électrique, et mesurait la température avec un couple Le Chatelier. La bobine était préservée de réchauffement par un courant d'eau. Nous avons, dans notre travail, utilisé ces excellents procédés de chauffage et d'évaluation des températures. Le courant électrique permet de porter une partie inaccessible d'un appareil délicat à des températures très élevées; toute autre méthode ne saurait résoudre un pareil problème.

M. Hopkinson a fait un travail considérable sur les propriétés des corps ferro-magnétiques jusqu'à leur tempéraure de transformation. Il a étudié le fer, le nickel, l'acier et toute une série d'alliages de fer et nickel ou de fer et manganèse qui lui ont donné des résultats inattendus (2).

M. Hopkinson a étudié les propriétés du fer et du nickel jusqu'à leur transformation magnétique (vers 770" pour le fer et 34o" pour le nickel); il a fait une étude détaillée des phénomènes, et il n'y aurait pas eu d'intérêt à reprendre pour ces corps un pareil travail, si ce n'eût été pour étendre les limites de champs et de températures entre lesquelles il avait opéré. M. Hopkinson avait utilisé des champs magnétisants variant de 2 à 4o unités : j'ai pu me servir de champs variant de 20 à i3ôo unités et j'ai pu suivre les propriétés du fer après sa transformation magnétique jusqu'à 1870°; enfin, je me suis attaché à analyser la nature des phénomènes aux températures où se produit la transformation.

Le fer passe encore, quand on le chauffe, par d'autres transformations qui ont été signalées par un grand nombre d'observateurs et dont l'étude a une grande importance au point de vue de la

(*) Journal de Physique, 2e série, t. VII, 1888, p. 199.

(2) Philos. Trans., 1889, p. 443 (frr).— Proceed. B. S., t. XLIV, 1888, p. 3i7 (nickel). — Proceed. B. S., 1889, 1890. — M. Hopkinson a trouvé que le ferronickel à a5 pour 100 de nickel était faiblement magnétique à la température ambiante; refroidi à — 4°°i '1 devient ferro-magnétique et conserve cette propriété lorsqu'il revient à la température ambiante. Pour ramener le ferro-nickel à l'état primitif, il faut chauffer au-dessus de 600°.

métallurgie du fer. Nos expériences sur le magnétisme sont venues joindre leur témoignage à ceux qu'avaient donnés d'autres propriétés physiques, et ce témoignage est singulièrement probant, parce que les propriétés magnétiques éprouvent des perturbations considérables lorsque le fer se transforme (1).

Ce travail a été exécuté à l'Ecole de Physique et de Chimie industrielle, où j'ai trouvé toutes les facilités pour le mener à bien. Je tiens à remercier bien sincèrement M. Schùtzenberger, directeur de l'Ecole, et M. le professeur Dominer, dans le laboratoire duquel j'ai travaillé; je suis aussi fort reconnaissant envers M. le professeur Baille et M. Féry, chef des travaux, qui m'ont prêté l 'électro-aimant qui m'a servi dans ces expériences pendant plusieurs années.

Disposition des expériences.

Méthodes de mesure. — La méthode que j'ai utilisée ne diffère pas en principe de celles qui ont été employées par Becquerel et Faraday. Le corps est placé dans un champ magnétique qui n'est pas uniforme et l'on mesure la force résultant des actions magnétiques en utilisant la torsion d'un fil.

EEEE ( fig. i) représentent les bras horizontaux d'un électroaimant de Faraday. Les axes de ces deux bras forment un certain

(') Les recherches de M. Osmond sur les transformations du fer et du carbone sont aujourd'hui classiques (Osmond, Mémorial de l'Artillerie de Marine, 1888). Cette question a été l'objet d'un grand nombre de Mémoires : Gobe, Variations de longueur avec température (Proceed. of the Royal Soc., 188g). — Barett, Récalescence (Philos. Mag., t. XLVI, 1873. p. /| 73 ) . — Tait, Propriétés thermo-électriques (Royal Soc. Édimb., t. XXVII, p. i25). — Pionchon, Thèse, Paris, 1886, Mesures calorimétriques (Journal de Physique, 1887, p. aôg). — H. Le Chatelier, Propriétés thermo-électriques (Bull. Soc. Chim., 1886, t. X.LV, p. 482). — Kohlrausch, Variations de résistance électrique (Wiedemann. Ann., t. XXXIII, 1888). — Hopkinson, Variations de résistance électrique (Philos. Trans., 1889, p. 44^)- — H. Le Chatelier, Résistance électrique (Journal de Physique, t. VII, 1891, p. 199). — Ball, Effet de la trempe (Proceedings of the iron and Steel Institute, t. I, 1890, et t. I, 1891). — Arnold. Structure au microscope. Vitesse de refroidissement ( Proceedings of the Iron and Steel Institute, mai iSg^ ). — Charpy, Essais de traction (Comptes rendus, L. II de i8g3, 19 février, 16 avril et 4 juin 1894 ). — Hadfield, Iron and Steel Institute, mai 1894.

angle. On place le corps en un certain point O de la ligne 0.2?, intersection du plan horizontal passant par les axes des bras de F électro-aimant (plan de la figure i) et du plan de symétrie vertical. Lorsque l'électro-aimant est excité, la force agissante / est dirigée suivant Ox.

Désignons par Hr l'intensité du champ magnétique en O. Ce

champ est dirigé par raison de symétrie suivant Oy normal à Ox. Soient I l'intensité d'aimantation spécifique (c'est-à-dire le moment magnétique divisé par la masse) et M la masse du corps, on a

dx

Les expériences étaient surtout disposées pour l'étude des corps

<l38 OEUVRES DE P. CURIE.

diamagnétiques ou faiblement magnétiques. La force démagnétisante provenant de l'aimantation du corps est alors insignifiante et, si l'on désigne par K te coefficient cU aimantation spécifique,

on a

I = KHr

et

J J dx

On choisit, pour placer le centre de figure du corps le long" de Ox, le point O pour lequel le produit Hr—j-l passe par un

maximum. Pour la plupart des corps étudiés, K est en effet constant; la force f est alors proportionnelle au produit ci-dessus : elle passe donc par un maximum au point O. Cette position du corps offre, au point de vue pratique, plusieurs avantages. On peut, en effet, prendre des corps assez volumineux et les déplacer de plusieurs millimètres suivant Ox sans que la force agissante soit sensiblement différente de ce qu'elle serait si le corps était concentré en O. On peut aussi se contenter d'un réglage approximatif suivant Ox pour la position initiale du corps. Enfin on peut, en faisant usage de la balance de torsion, laisser, sans inconvénient, le corps se déplacer suivant Ox lorsqu'on établit le champ. On évalue ensuite la grandeur des déplacements sans être obligé de ramener le corps à sa position initiale.

Les courbes de la figure i sont obtenues en portant en ordonnées à partir de Ox des valeurs de Hj, -~ et Hr -j^- aux divers

points de Ox. On a commencé par construire ces courbes par une étude préliminaire de l'état du champ; puis, le point O une fois choisi, on a pu vérifier, par des mesures d'attraction magnétique, que la force passait par un maximum dans cette région du champ.

Le corps est le plus souvent placé en petits fragments dans une ampoule de verre, de porcelaine ou de platine; il fait partie d'un équipage mobile soutenu par un fil dont la torsion est utilisée dans les mesures. La direction du fil vient percer le plan horizontal de la figure i en un point situé sur la ligne Oy normale à Ox à 5cm,42 du point O dans notre appareil. L'ampoule se déplace donc suivant Ox en tournant autour du fil. Les déplace-

PROPRIÉTÉS MAGNÉTIQUES DES COUPS. 23g

ments utilisés ont toujours été fort petits et n'ont jamais dépassé

•ocm,i5.

Il s'agit de mesurer les attractions

Appareil de chauffage.

€t les répulsions exercées sur le corps, tout en le maintenant à diverses températures. A cet effet, l'ampoule a (fig. 2) est placée

a, ampoule contenant le corps à étudier. — tt, tige de porcelaine soutenant l'ampoule. — TTT, tube métallique formant charpente et faisant partie de l'équipage mobile de la balance de torsion. — ppp, PPP, four en porcelaine. — ///, fil de platine pour le courant qui sert à chauffer le four. — ccc, couple Le Chatelier. — ABC, écran à circulation d'eau. — EEE et vvv, caisse en bois et tube de verre pour protéger des courants d'air.

dans un petit four en porcelaine que l'on peut chauffer à l'aide d'un courant électrique. Ce mode de chauffage est le seul praticable, étant donnée la situation inaccessible de l'ampoule placée entre les branches d'un électro-aimant et soutenue par l'équipage mobile d'une balance de torsion.

Pour construire le four, on prend un premier tube de porcelaine

réfrac taire pppp fermé à la partie supérieure. Sur ce tube, de i 2"" de hauteur environ, on enroule (eu fil double pour éviter toute action magnétique) un fil de platine de -^ à -^ de millimètre de diamètre et de quelques mètres de longueur. Les fils de la double spirale ne se touchant pas et, pour maintenir avec certitude leur écartement, on commence par remplir les intervalles, puis par recouvrir les spires elles-mêmes par une faible couche de pâte de kaolin; on chauffe le fil par le courant, le kaolin durcit, se fendille, mais devient adhérent au tube de porcelaine, et l'on est sûr ensuite que les (ils ne pourront plus se déranger. On place un deuxième tube de porcelaine PPPP de plus grand diamètre autour du premier, et l'intervalle entre les deux tubes est rempli de pâte de kaolin ou de magnésie calcinée. On garantit ainsi partiellement le four contre le refroidissement de l'extérieur.

On évalue la température à l'aide d'un couple Le Chatelier ccc, dont la soudure est placée à la hauteur de l'ampoule. Le fond du lube pppp est percé de deux petits trous par lesquels passent les fils du couple. L'ampoule A est soutenue par une tige de verie ou de porcelaine tt; cette tige sort du four par un trou sans toucher aux parois. La tige tt vient s'emmancher à l'extrémité du tube métallique TTT, qui constitue une sorte de charpente faisant partie de l'équipage mobile de la balance de torsion. Il est indispensable que le trou nécessaire pour la sortie de la tige de l'ampoule soit situé à la partie inférieure du four, sinon l'air chaud, plus léger, s'échapperait constamment et déterminerait des courants d'air, des remous qui rendraient toute mesure impossible (').

Lorsque l'on opère à une température élevée, on préserve de l'échauffement l'électro-aimant et la cage de la balance de torsion à l'aide d'écrans métalliques à doubles parois et à circulation d'eau continue CBA.

La caisse en bois EEE et le tube vvv protègent la tige TTT contre les courants d'air venant de l'extérieur.

(') Nous avons emprunté à M. Blondlot la disposition expérimentale qui consiste à ouvrir un four par la partie inférieure pour éviter les courants d'air. [Blondlot, Conductibilité de l'air chaud (Journal de Physique, t. VI, p. 109).]

H faut environ iooo watts pour arriver à maintenir vers i35ou un volume de i4ca'3 environ à l'intérieur du four. Le four a tendance à être plus chaud à la partie supérieure qu'à la partie inférieure; on remédie d'avance en partie à ce défaut en mettant les spires du fil de platine plus serrées à la partie inférieure (1).

Le four, arrivé à un certain état d'équilibre de température, peut être maintenu dans cet état aussi longtemps que l'on voudra, chaque portion du four demeurant à température constante à jy de degré près. Il suffît pour cela qu'un observateur agisse sur un rhéostat tout en regardant constamment les indications du couple mis en relation avec un galvanomètre suffisamment sensible. L'observateur peut facilement corriger les petites variations cjui tendent à se produire. C'est là un des principaux avantages des méthodes de chauffage par courant électrique. Bien entendu, on peut seulement maintenir la température constante à -^ de degré près dans chaque partie du four; mais la température n'est pas parfaitement uniforme, et on ne la connaît guère qu'à io° ou 20° près lorsqu'elle est très élevée.

Equipage mobile (représenté figure 3 dans sa boîte, le four électrique est retiré). — L'équipage mobile accroché après le lil de torsion FA se compose essentiellement d'une charpente en cuivre EABC, qui soutient d'un côté l'ampoule D, du côté opposé une grande palette P verticale d'aluminium servant d'amortisseur, et une aiguille portant à son extrémité un micromètre M. Un microscope fixe, muni d'un réticule, est braqué sur le micromètre, dont les déplacements permettent d'évaluer ceux de l'ampoule. Près du crochet de suspension A, l'équipage mobile a encore une plate-forme horizontale tz en cuivre, sur laquelle se trouvent deux poids en cuivre; en déplaçant ces poids sur la plate-forme, on pai-vient toujours à établir l'équilibre, quel que soit le poids de l'ampoule.

La portion AM de la charpente est dans le plan vertical, passant

(*) On arriverait peut-être à une température uniforme en divisant en deux circuits le fil de platine; l'un des circuits chaufferait le bas du tube, l'autre le haut, et l'on pourrait, par une dérivation sur le fil du haut, régler le meilleur rapport à adopter entre les intensités de courant dans les deux circuits.

parle fil et l'ampoule, plan qui a sa trace suivant Oy {fig- i). La charpente ABC {fig. 3), qui soutient l'ampoule, a une forme un peu compliquée. Gela provient de diverses causes : il faut d'abord, pour la stabilité de l'équipage, que le crochet de suspension en A soit dans un plan horizontal plus élevé que ceJui de l'ampoule; de plus, l'ampoule, nous l'avons vu, doit être soutenue par en dessous, d'où la forme en U de l'extrémité de la charpente en C {fig. 3) ou TTT^ {fig- a)- Enfin, il faut éviter

Fie. 3.

autant que possible que la branche descendante de la charpente BC {fig. 3) soit sous l'influence des forces magnétiques, et pour cela il faut éloigner notablement cette branche de l'électro-aimant. C'est dans ce but que la portion AB s'écarte d'abord horizontalement du plan vertical passant par le fil et l'ampoule. BC est vertical, un bras horizontal en C ramène la charpente dans le plan vertical en question; mais cette branche est bien en dessous du champ et l'électro-aimant n'a pas non plus sur elle une action sensible.

La palette verticale P, en aluminium {fig. 3), a une surface de 4oem5; néanmoins, elle ne suffirait pas, à l'air libre, pour amortir les oscillations; pour augmenter l'amortissement, on place de part et d'autre de la palette, à quelques millimètres, deux plateaux fixes en aluminium (non représentés sur la figure) parallèles à la palette et ayant environ les mêmes dimensions. Lorsque la palette s'approche de l'un des plateaux et s'éloigne de l'autre, les variations de pression temporaires dans l'air suffisent pour amortir les mouvements de l'équipage.

L'équipage mobile tout entier est entièrement abrité des courants d'air par une boîte en bois tapissée d'étain intérieurement. L'étain, la charpente et toutes les pièces métalliques de l'instrument sont reliés métalliquement à la terre pour éviter les effets qui pourraient résulter des charges électriques accidentelles.

Mesure des déplacements de L'ampoule. — Les déplacements de l'ampoule se déduisent de ceux du micromètre. Les distances à l'axe de rotation du centre de l'ampoule et du micromètre sont respectivement 5cm,42 et 24cm, o. Le micromètre obtenu par un procédé photographique porte 4°° divisions; chaque division a une longueur de o(:m, 00202 (~ de millimètre environ). Les lectures sont exactes sans correction (l'erreur maximum dans la position des traits est inférieure aux erreurs de lecture). Enfin on peut apprécier avec certitude 4 de division, ce qui correspond à iV- de déplacement pour l'ampoule.

Fils de torsion. — Trois fils différents sont employés dans les mesures. Ces trois fils permettent de changer, dans le rapport de 1 à 3 ,6 et à 42 ,8, le couple correspondant à une division du micromètre. On peut donc faire varier la sensibilité dans d'assez larges limites en substituant simplement les fils l'un à l'autre. Les fils (1) et (2) sont en platine recuit, le fil (3) est en laiton.

On détermine les couples par unité d'angle, par la méthode dynamique, en mesurant les durées d'oscillations avec des masses de moment d'inertie connu. On emploie pour cela trois cylindres en cuivre, allongés suivant l'axe, soigneusement travaillés et dont les dimensions et le poids ont été déterminés avec précision. Les cylindres ont leur axe bien horizontal, ils sont suspendus par le

milieu de leur longueur pendant les mesures de durées d'oscillations ; un miroir léger permet d'utiliser les lectures optiques et d'employer des oscillations d'amplitude très petite. Les cylindres avaient i6cm de long et respectivement des masses de 3o§, 5<>g et ioos environ. Les moments d'inertie étaient respectivement de 3o3i3, 53236, 1087-70 en unités C. G. S. L'équipage mobile de notre appareil avait une masse variant de 5o§ à ioog. C'est donc aux résultats obtenus avec les deux dernières masses que nous avons donné la préférence. Les couples sont exprimés en unités C.G.S.

Couple cylindre

Diamètre Longueur

Fils.

Diamètre environ.

Longueur utile.

de 3os.

de 5o&.

de ioos.

cm

Les résultats obtenus avec les fils (1) et (2) sont très satisfaisants; la durée d'oscillation était la même, quelle que fût l'amplitude. Les expériences avec le fil de cuivre (3), de gros diamètre, n'ont donné des résultats réguliers qu'en employant des oscillations très petites. A vec des amplitudes plus grandes, le décrément était plus fort que pour les petites oscillations.

La dernière colonne donne la force en dynes (agissant sur l'ampoule) nécessaire pour obtenir une division de déviation du micromètre. On peut, dans de bonnes conditions, apprécier dès forces cinq fois plus faibles. A i3oo°, avec le fil (2), on peut encore faire des mesures à une division près, c'est-à-dire que l'on peut encore évaluer, avec une précision de l'ordre de grandeur des -j-^j de milligramme, les forces qui agissent sur un corps placé

dans le four à cette température élevée. On a f— jj , c étant le

couple de torsion par unité d'angle, d la longueur d'une division du micromètre (o; 00262), / la distance du centre de l'ampoule à l'axe de rotation (5CI",4^), L la distance du micromètre à l'axe de rotation (24e"1, o).

Réglage de la position de l'ampoule. — On a choisi un point déterminé dans le champ pour placer le centre de ligure de

PROPRIÉTÉS MAGNÉTIQUES DES CORPS. IjH

l'ampoule. Pour retrouver à coup sûr la position de ce point, on a construit une petite planchette qui vient s'emmancher exactement sur les extrémités libres des bras de l'électro-aimant; des repères permettent de placer cette planchette horizontalement; elle est alors dans le plan de la figure i. La planchette est percée d'un trou circulaire d'un diamètre un peu plus grand que celui de l'ampoule et dont le centre est exactement au point zéro choisi. Le réglage de l'instrument est alors facile : le four étant retiré, on déplace les poids sur la plate-forme de l'équipage mobile jusqu'à ce que l'ampoule soit au milieu du trou de la planchette, l'équipage étant parfaitement libre et équilibré. On retire ensuite la planchette et l'on recouvre l'ampoule avec le four. Dans une étude préalable, on a déterminé la distance entre le fil de suspension de l'équipage et un autre fil vertical passant par le centre du trou de la planchette mise en place sur l'électro-aimant; c'est la distance L = 5tm,42 dont il est question plus haut.

Mesure de V intensité du champ magnétique. — Dans une étude préalable, on étudie l'intensité du champ au point choisi pour les mesures, en fonction de l'intensité du courant circulant dans l'électro-aimant; mais on sait que le champ n'a une valeur définie, pour un courant donné, que si l'on spécitie exactement la loi de variation de l'intensité du courant. Aussi, après avoir désaimanté une fois pour toutes l'électro-aimant par la méthode des renversements successifs avec courants décroissants, on s'astreint à constamment faire varier le courant dans le fil d'une façon cyclique toujours la même. Le courant passe toujours graduellement de — 8 ampères à H— 8 ampères, puis de + 8 ampères à — 8 ampères. De la sorte, le champ est défini par l'intensité du courant, pourvu que l'on indique si l'on est dans la période croissante ou dans celle décroissante.

A vrai dire, cette méthode qui consiste à définir l'intensité du champ par le courant circulant dans les bobines de l'électroaimant est encore, même employée rationnellement, fort critiquable. Elle serait inadmissible pour des mesures un peu précises. On sait, en effet, que les trépidations jouent un rôle dans l'aimantation du fer tant qu'il n'est pas saturé, et il est certain qu'on n'a jamais deux fois de suite rigoureusement la même aimantation

24b OEUVRES DE P. CURIE.

en répétant les cycles; mais, pour des mesures d'investigation générale, avec une précision de i à i pour ioo pour les mesures, il n'y a aucun danger à employer ce procédé, qui a l'avantage d'être fort pratique lorsqu'on a à exécuter un grand nombre d'expériences. Du reste, en faisant plusieurs mesures, les erreurs accidentelles dues aux trépidations disparaissent dans les moyennes.

Pour déterminer l'intensité du champ, on a employé la méthode de Weber : on retourne face pour face une bobine dont le plan des spires est normal au champ. La bobine est dans le circuit d'un galvanomètre balistique, qui permet d'évaluer le courant induit. On se sert d'un galvanomètre Thomson, étalonné et placé très loin de l'électro-aimant.

La bobine est seulement composée de quelques spires roulées sur un cylindre de bois de diamètre connu. On peut calculer la section moyenne des spires. Cette section était de l'ordre de grandeur de la section verticale des ampoules sur lesquelles on opérait le plus généralement.

Pour étalonner le galvanomètre balistique, on utilise le champ magnétique connu, créé par un courant connu circulant dans les spires d'un long solénoïde. Au milieu du solénoïde, on place une bobine formée d'une seule couche de fils roulés sur un cylindre de bois. Le flux créé parle courant du solénoïde dans cette bobine de section connue sert à étalonner le galvanomètre. Les deux bobines, celle utilisée pour le champ de l'électro-aimant et celle employée pour le champ du solénoïde, sont du reste toutes les deux constamment dans le circuit passant par le galvanomètre. Enfin, le courant dans le solénoïde est mesuré par l'évaluation de la force électromotrice aux bornes d'un étalon de -^ d'ohm parcouru parle courant. Pour évaluer la force électromotrice, on s'est servi d'un élément Daniell, cet élément étant monté avec une solution saturée de sulfate de cuivre et une solution de densité i,4 de sulfate de zinc. La force électromotrice de cet élément est 1,09 à 200.

Les résultats obtenus ont permis de tracer des courbes et de dresser un Tableau numérique donnant pour chaque intensité du courant i dans l'électro-aimant le champ correspondant H. Pendant la période croissante et pendant la période décroissante du

courant, l'électro-aimant était parfaitement symétrique au point de vue du sens de l'aimantation. Voici quelques nombres extraits du Tableau en question (i est exprimé en unités arbitraires. H en unités C.G. S.) :

i. 0. ÏQ. 40. 60. 80. 100. 120. 143.

H courant croît — 20 177,0 876 572 7(39,0 960 1 1 45 i356

H courant décroît -t-20 217,0 4 1 4 607 802,0 990 1160 i356

Le courant qui circule dans l'électro-aimant passe au travers d'un rhéostat, d'un commutateur et d'une résistance de maillechort d'environ ~ d'ohm. L'intensité du courant i est donnée par les déviations d'un galvanomètre de d'Arsonval shunté (monté avec aiguille, micromètre mobile et microscope fixe) et placé dans un circuit dont les points d'attache sont situés de part et d'autre de la résistance de -^ d'ohm.

Mesure de la dérivée du champ. — La formule donnée plus

haut

dHx dx

/= K.\mr

rf.¥\ montre qu'il faut encore mesurer la dérivée du champ —~ pour

chaque intensité de courant dans l'électro-aimant pour pouvoir évaluer K. A cet effet, on place encore une bobine en O (Jig- i) avec le plan des spires normal' au champ et l'on déplace brusquement cette bobine, parallèlement à elle-même, d'une très petite quantité A#, suivant la ligne Ox normale au champ. Le flux z> à travers la bobine varie de As, et l'on a

s étant la section totale des spires. On mesure Acp à l'aide du galvanomètre balistique. Il faut seulement déplacer la bobine d'une très petite quantité; on utilise des déplacements variant de omm, 5 à imm,5. Pour produire rapidement ces déplacements, on se sert du mouvement rapide à crémaillère d'une monture de microscope ; l'objectif est retiré et l'on emmanche dans le tube mobile une tige de bois qui soutient la bobine à l'endroit du champ que l'on veut étudier. Pour mesurer les déplacements, un micromètre est soli-

daire du tube mobile; il est fixé latéralement le long de ce tube. Un microscope fixe, muni d'un réticule et braqué sur ce micromètre, permet de regarder, avant et après le mouvement, la position du micromètre et d'en déduire le déplacement avec une bonne exactitude.

Il s'agit de mesurer non plus le flux total à travers la bobine, mais bien une petite variation dans la grandeur de ce flux. On ne peut plus prendre comme bobine quelques spires enroulées sur un cylindre de diamètre connu, il faut une véritable bobine pleine de fils pour avoir des impulsions convenables au galvanomètre.

En opérant comme nous venons de l'indiquer, les résultats ne sont pas bien satisfaisants; la nouvelle bobine est, en effet, très sensible aux variations de flux qui tendent à se produire accidentellement. Dans ces expériences, les trépidations font varier constamment de très petites quantités l'intensité du champ. 11 en résulte des variations de flux qui se traduisent par des déplacements continuels et irréguliers de l'image du galvanomètre. 11 est préférable d'employer une méthode un peu différente pour mesurer la dérivée du champ. On a en chaque point d'un champ magnétique la relation

cMy dttx dx dy

Il revient alors au même de déterminer la deuxième quantité. 11 faut pour cela placer la bobine en O {fi g. i), mais avec le plan des spires parallèle au champ et normal à 0.x1. Le déplacement doit se produire suivant la direction du champ Oy. On a alors pour la variation de flux Acp'

Ao = s ■ — ; — A y.

dy J

Aco' est le même que Acp pour un déplacement Ajk égal à Aa? ; mais d est nul en moyenne, puisque la bobine a pour sa position moyenne ses spires parallèles au champ. Les variations du flux dues aux trépidations ne se font plus sentir, et l'on a la même sensibilité avec une stabilité bien plus grande de l'image du galvanomètre. L'expérience a montré que ces deux méthodes, pour déterminer la dérivée, donnaient sensiblement les mêmes résultats moyens, mais les mesures faites par la seconde méthode

étaient plus concordantes entre elles que celles faites par la première.

Le déplacement A y se produit et se mesure de la même manière dans la deuxième méthode que dans la première, seulement la tige de bois qui soutient la bobine doit être coudée à angle droit, parce que la présence des deux bras de l'électro-aimant ne permet pas de placer le tube mobile dans la direction du déplacement suivant le prolongement de Oy. Le tube se déplace donc parallèlement à Oy à une certaine distance de l'électro-aimant, et la bobine, soutenue par la tige de bois coudée, se déplace suivant Oy.

On a pu déterminer ainsi les points de la courbe de — — {Jig. i),

mais cette courbe ne sert pas dans les mesures définitives; ce qu'il faut avoir, ce sont les valeurs de la dérivée pour le point O et pour diverses intensités de courants dans l'électro-aimant. Au lieu de refaire des mesures absolues, il a paru préférable de déterminer pour le même courant le rapport de la dérivée du champ au champ lui-même. On place, pour cela, constamment dans le circuit du galvanomètre la bobine qui sert à déterminer la dérivée et celle qui sert à déterminer le champ accouplées en tension. On fait d'abord une série complète de mesures du champ pour diverses valeurs de l'intensité du courant, puis, substituant les bobines l'une à l'autre, on fait une série de mesures concernant la dérivée; enfin, replaçant la première bobine, on recommence une série analogue à la première. Soit S la déviation lorsque l'on retourne dans le champ la bobine pour évaluer le champ, et soit s la surface de cette bobine; soit o' la déviation obtenue avec la bobine dérivée de surface S ; pour un déplacement /, pour le même état du champ, on a

dérivée o' i is champ o l S

Nous avons trouvé que, pour des champs variant de i5o à i35o unités, le rapport de la dérivée au champ était un nombre à peu près constant et égal à 0,188, aussi bien pendant la période croissante que pendant la période décroissante du courant dans l'électro-aimant. Les écarts de part et d'autre de la moyenne sont irréguliers et inférieurs à i,5 pour 100. Le 1er de l'aimant était loin d'être saturé.

l5o OEUVRKS DE P. CURIE.

Pour des champs inférieurs à i oo unités, les mesures de la dérivée devenaient moins précises : nous avons admis un peu arbitrairement que pour ces champs le rapport de la dérivée au champ restait encore exactement le même. On voit que le champ

varie de ^-r- de sa valeur par centimètres comptés le long de Ox.

C'est à dessein que l'on a réalisé une chute aussi faible, malgré le désavantage très sérieux qui en résulte d'avoir à mesurer des forces très petites. On trouve une compensation dans le fait que l'on a plus de latitude pour régler la position de l'ampoule; enfin, quand l'ampoule n'est pas trop grosse, on peut admettre que le corps est tout entier à peu près dans les mêmes conditions dans toutes ses parties, au point de vue de l'intensité du champ magnétisant.

Mesure de la surface totale des spires d'une bobine. — Il est nécessaire de connaître la surface totale des spires de la bobine qui a servi à déterminer la dérivée du champ. Il est absolument impossible d'évaluer cette surface par la mesure des dimensions géométriques des spires, car la petite bobine est remplie de fils. Pour déterminer la surface totale des spires, on la compare par une méthode électrique de comparaison à la surface connue d'une autre bobine.

La bobine (A), de surface connue, est formée d'une seule couche de fil enroulée sur un tube cylindrique de diamètre connu supérieur au diamètre extérieur de la bobine (B) dont on veut déterminer la surface. On assujettit ensemble les deux bobines tout contre l'une de l'autre, ou l'une dans l'autre, de telle sorte que leurs spires soient parallèles et que leurs axes coïncident. On cherche ensuite à annuler, l'un par l'autre, les effets d'induction produits par la naissance d'un champ magnétique uniforme normal aux spires des deux bobines.

A cet effet, les bobines sont accouplées en tension dans le circuit d'un galvanomètre balistique, mais de manière que les courants d'induction se contrarient lors de la naissance d'un champ. Pour avoir un champ magnétique uniforme, on utilise la partie centrale à l'intérieur d'un long solénoïde dans lequel on peut faire circuler un fort courant. Pour amener les deux bobines à peu près

à se compenser, on fait varier le nombre de spires sur la bobine (A).

On arrive ainsi à trouver que pour n spires le galvanomètre dévie dans un sens et que pour(/z -h i) spires il dévie dans l'autre. Par une proportion à l'aide des déviations obtenues dans les deux cas, on évalue la fraction de spires qu'il faudrait ajouter aux n spires de A pour que la compensation se fasse exactement, c'està-dire pour que les deux bobines aient même surface ( ' ).

Cette méthode électrique de comparaison des surfaces de deux bobines donne d'excellents résultats, et elle pourrait, je crois, être utilisée dans d'autres occasions, même pour des mesures de précision.

Données numériques relatives aux bobines et au galvanomètre balistique. — La bobine A qui a servi à déterminer le champ était formée de huit spires de 2cm de diamètre donnant une surface totale de 25cm~, i3. La bobine B placée dans le solénoïde et destinée à étalonner le galvanomètre, 87 spires de 3cm, 54 de diamètre, surface totale 856cm°",4- Solénoïde pour étalonner le champ dans lequel on place la bobine B : longueur du solénoïde, 49™", 2; nombre de spires par centimètre de longueur, 4^94°; diamètre des spires, 6C"',8. D'où, en tenant compte de ce que le solénoïde n'est pas indéfini, le champ au centre du solénoïde est de 6,148 pour un courant de 1 ampère circulant dans le fil, et le flux dans la bobine B pour un courant de 1 ampère dans le solénoïde est égal à 0264.

Le galvanomètre balistique était un galvanomètre Thomson de faible résistance intérieure ; l'inertie de l'aiguille avait été augmentée en ajoutant une masse additionnelle pour que les oscillations fussent assez lentes. Les bobines A et B étant accouplées en tension dans le circuit du galvanomètre, on a trouvé qu'il fallait une variation de flux de 2448 unités par impulsion de icm lue à l'échelle du galvanomètre. Pour des déviations supérieures à i5cm,

(*) Dans toutes les expériences d'induction, les fils qui relient les bobines au galvanomètre ou les bobines entre elles sont toujours accouplés eu fils doubles bien isolés et tordus l'un autour de l'autre; de la sorte, on n'a pas d'autres effets d'induction que ceux qui se produisent dans les bobines.

il n'y avait plus proportionnalité entre le flux et les déviations (les déviations augmentent alors plus vite que le flux).

La bobine c pour mesurer la dérivée du champ a été comparée à une autre comme nous l'avons expliqué plus haut; sa surface a été trouvée équivalente à 55,6 spires d'une bobine formée d'une seule couche de fil, chaque spire ayant 2cm,5i de diamètre. La surface de la bobine c est, d'après cette comparaison, égale à 276°^.

Couple Le C hâte lier. — Nous nous sommes basés, pour la construction de la courbe de cet excellent instrument, sur les données suivantes :

Comparaison avec des thermomètres à mercure en verre de Baudin et de De-

launay, jusqu'à 3oo

Ebullition du soufre 445

Fusion du chlorure de sodium 780

» de l'argent 960

» de l'or î 002

» du palladium i5oo ( Violle).

M. Violle a trouvé pour point de fusion de l'argent et de l'or 954° et io35°. MM. Holborn et Wien ont donné pour les mêmes corps 9680 et 10700. Nous avons pris pour l'argent et l'or la moyenne des résultats obtenus dans ces deux travaux (').

Avec ce couple, nous avons déterminé quelques points de fusion :

Antimoine pur du commerce 622 (2)

Magnétite (Fe304) cristallisée. 1377

Fer doux 1 460

Nickel 1460

Soudure du couple 1690

Le galvanomètre de d'Arsonval qui servait avec le couple était monté avec un fil un peu plus fin que de coutume et l'on mettait une, résistance en tension dans le circuit pour diminuer les dévia-

it) Violle, Comptes rendus, t. LXXXIX, 1879, p. 702. — Holborn .et Wien, Wiedem. Ann., t. XLVII, 1892, p. 187.

(2) Dans tous les recueils on donne une température beaucoup moins élevée.

tinns. Lorsque l'on voulait non plus mesurer la température, mais régler sa constance, on retirait la résistance pour avoir plus de sensibilité.

Marche des expériences. — On a donc déterminé par des mesures préliminaires :

i° La force nécessaire pour provoquer une déviation du micromètre avec chacun des fils de torsion;

2" La valeur de l'intensité du champ pour chaque intensité du courant qui passe dans les bobines de l'électro-aimant pendant la période croissante et pendant la période décroissante du courant ;

3" Le rapport de la dérivée du champ au champ lui-même ;

4° La courbe du couple Le Chatelier donnant la température.

Lorsque l'on veut faire une détermination des propriétés magnétiques d'un corps, il faut d'abord régler la position de l'ampoule et placer le four.

On fait faire ensuite à blanc plusieurs cycles complets à l'électroaimant afin de l'amener toujours au même état avant de commencer les lectures.

Enfin, on observe à la température ambiante les déviations au micromètre pour diverses intensités de courant en faisant constamment parcourir des cycles d'aimantation à l'électro-aimant et en faisant seulement une ou deux lectures à chaque cycle. Cette manière d'opérer permet d'éviter l'erreur qui provient du déplacement du zéro de la balance de torsion et maintient toujours l'électro-aimant dans le même état. On fait ensuite varier la température en faisant passer le courant dans le four et l'on fait de nouvelles observations de déviations lorsque la température a été maintenue constante pendant 20 à 3o minutes.

L'équilibre de température semble s'établir d'autant plus rapidement pour une même variation de température que le four est plus chaud. La porcelaine devient probablement plus conductrice aux températures élevées.

Lorsqu'une série complète est finie, on vide l'ampoule contenant le corps et l'on recommence ensuite avec l'ampoule vide tout ce que l'on a fait avec l'ampoule pleine pour corriger les-

résultats de l'action du champ magnétique sur l'ampoule et sur la tige de l'ampoule.

Cette correction pénible double presque le travail pour une série de mesures. En revanche, elle offre peut-être l'avantage d'éliminer quelques petites erreurs systématiques qui peuvent se produire par suite de réchauffement du four et qui tendent à se reproduire de la même façon dans deux échauffements successifs.

Déterminations absolues. — Les expériences n'avaient pas été montées spécialement en vue d'une bonne mesure absolue, aussi les déterminations comportent, je pense, à ce point de vue, une incertitude de 3 ou 4 pour ioo.

Toutefois une détermination précise n'ayant pas encore été faite de la valeur d'un coefficient d'aimantation, les nombres que j'ai trouvés ont encore un certain intérêt.

Les erreurs qui affectent le plus les mesures absolues dans mes expériences sont, je crois : d'abord l'incertitude sur la position de l'ampoule et la grandeur du bras de levier qui lui correspond, puis l'incertitude sur la position relative de la bobine qui a servi à mesurer le champ et de celle qui a permis de mesurer la dérivée; on n'est pas sûr que ces déterminations aient été faites bien exactement pour la même région du champ. Enfin; une incertitude générale résulte du très grand nombre de mesures d'une précision limitée qui influencent directement les résultats.

Dé ter mi nations relatives. — L'incertitude des valeurs relatives dans la comparaison des coefficients d'aimantation de deux corps différents est encore de i à i pour ioo; la plus grande cause d'erreur provenant probablement de petites différences dans le réglage de la position de l'ampoule qui font varier la grandeur du bras de levier moyen qui lui correspond.

L'incertitude des valeurs relatives pour la comparaison des nombres des séries faites à diverses températures sans déranger l'ampoule est généralement inférieure à i pour ioo quand on se trouve dans de très bonnes conditions. Mais l'évaluation de la correction de l'ampoule diminue souvent la précision des résultats définitifs. Souvent aussi la détermination de la température n'est pas assez exacte.

PKOPRIETES MAGNETIQUES DES CORPS. 2D)

Les mesures préliminaires ont été faites une seule fois au début des expériences. Il était à craindre que l'appareil n'éprouvât certains dérangements, que la sensibilité du galvanomètre ne subît des variations, que la température ne modifiât un peu l'état de l'électro-aimant. Pour parer d'un coup à toutes ces causes de troubles, on a fait dès le début une détermination sur une ampoule remplie d'eau, qui a été conservée pendant toute la durée des mesures. En répétant assez souvent cette détermination et en la comparant à la première, on a pu établir un facteur de correction pour les mesures faites avec les autres corps. Cette précaution n'était pas inutile et l'on a eu quelquefois, dans le cours de ces expériences qui ont duré plusieurs années, un facteur de correction dépassant 3 pour ioo; encore fallait-il s'astreindre à n'opérer qu'à des températures ne s'écartant pas de plus de 4° de la moyenne prise égale à 20".

Les mesures peuvent être toutes considérées comme des mesures relatives rapportées à l'eau pour laquelle on aurait adopté 0,79 X to~6 comme valeur du coefficient d'aimantation spécifique.

Corrections dues au magnétisme de l'air ambiant. — Nous avons fait une étude des propriétés de l'oxygène à diverses températures qui nous a permis d'évaluer exactement cette correction à toute température; nous en parlerons à propos de l'oxygène.

Pureté des corps étudiés. — Les propriétés magnétiques du fer sont tellement énergiques devant celles des corps diamagnétiques, que l'on doit s'appliquer à opérer avec des corps diamagnétiques aussi purs de fer que possible et l'on peut craindre de ne jamais avoir une pureté suffisante. Cependant souvent on ne rencontre pas là une difficulté insurmontable : cela provient de ce que le fer, lorsqu'il est combiné, perd généralement en grande partie ses propriétés violemment magnétiques; il suffît alors d'avoir une pureté relative (telle que celle que l'on a quand on ne trouve que des traces de fer, par les procédés analytiques usuels par exemple). Des quantités insignifiantes de fer peuvent au contraire modifier profondément les propriétés magnétiques, lorsqu'il est à l'état de métal, d'oxyde, de sulfure. Dans ce cas, il révèle quelquefois sa présence par des effets d'hystérésis marqués ou en

donnant tout au moins une courbe d'allure compliquée pour l'intensité d'aimantation I en fonction du champ H. Au contraire, pour tous les corps faiblement magnétiques purs, I=^/*(H)est une droite passant par l'origine.

J'ai fait quelques essais avec de la cire blanche imprégnée de quantités connues de fer métallique en poussière. Voici les conclusions que l'on peut tirer de ces expériences, en supposant que l'on ait affaire à un corps qui aurait les propriétés diamagnétiques de l'eau : , ,i0'0uu ^e poussière de fer (en poids) annule en moyenne le diamagnétisme, mais donne des effets d'hystérésis énormes; „ „ , ' .. „ „ de fer diminue de moitié le diamaçrnétisme et donne encore des effets d'hystérésis très énergiques; t 00ô 0„0 de fer donne en moyenne une erreur de -~ dans l'évaluation de K, les effets d'hystérésis ne sont plus sensibles, mais la courbe I =y(H) est nettement courbe et convexe vers l'axe des H.

Les effets d'hystérésis ne se montrent d'ordinaire que pour les champs faibles. On a cependant des effets de ce genre pour des champs énergiques avec la poussière de fer répandue dans un autre corps. Cela provient de ce que le champ magnétisant dans l'intérieur de grains de fer est, en réalité, très petit, à cause du champ démagnétisant dû à l'aimantation.

Les poussières répandues dans une pièce d'un laboratoire sont ferrifères, mais produisent un effet différent de celui des poussières de fer pur. Cet effet, dû, je suppose, à l'oxyde de fer, est de transporter la droite que donnerait le corps faiblement magnétique pur I=y'(A), de telle sorte que cette droite ne passe plus par l'origine.

Corps diamagnétiques.

Nous avons étudié ces corps en les plaçant dans des ampoules de verre généralement assez volumineuses (plusieurs centimètres cubes), parce que les quantités à mesurer sont très petites. Les coefficients d'aimantation sont, en effet, beaucoup plus faibles en valeurs absolues pour les corps diamagnétiques que pour les corps faiblement magnétiques. On a opéré avec un four en verre dur plus large que le four de porcelaine et l'on n'a pas dépassé la température de 4600.

Pour opérer aux températures plus élevées, il aurait fallu mettre le corps dans des ampoules de plaline ou de porcelaine; mais alors la correction due à l'ampoule aurait été beaucoup plus grande que la quantité à mesurer.

Nous avons étudié l'eau, le sel gemme, le chlorure de potassium, le sulfate de potasse, l'azotate de potasse, le quartz, le soufre, le sélénium, le tellure, le brome, l'iode, le phosphore, l'antimoine et le bismuth. Ce dernier corps a été l'objet d'une assez longue étude.

Pour tous ces corps, le coefficient d'aimantation s'est montré constant, quel que soit le champ pour des champs variant de 5o à i35o unités.

Enfin, aucun d'eux n'a donné lieu à des phénomènes de magnétisme rémanent; sauf pour un ou deux cas particuliers que nous

Fig. 4.

signalerons, nous avons obtenu une droite pour I=y(H). Les points donnés par expériences présentaient par rapport à cette droite des écarts irréguliers dépassant rarement i pour ioo. Nous ne parlerons pas de ces vérifications dans ce qui suit, mais nous dirons une fois pour toutes qu'elles ont été faites pour chaque corps à chaque température.

Nous ne parlerons pas non plus généralement de la correction due à l'oxygène de l'air, qui a toujours été faite.

On construit les ampoules en prenant un tube bouché de icm à •2CIa de diamètre, on soude une tige ab {fig- 4) ae verre sur le fond bouché : ce sera la tige de l'ampoule destinée à la soutenir dans le four. A. 2cm ou 3cm du fond, on étrangle le tube bouché en c sans le fermer complètement et l'on introduit la substance sur laquelle on veut opérer.

Si l'on veut opérer à l'air, on coupe le tube en c; il faudra alors connaître la densité de la substance pour faire la correction due à la présence de l'air. Si l'on veut opérer dans une ampoule fermée, on commence par rétrécir beaucoup le tube en c, puis on fait le vide et l'on ferme en c l'ampoule vide d'air. Après avoir fait les mesures avec la substance, on fait une nouvelle série avec l'ampoule ouverte remplie d'air. On voit que, pour évaluer l'influence de l'air, il faut, dans le cas où l'on a fait d'abord le vide, connaître le volume intérieur de l'ampoule. Ce volume s'évalue soit directement en remplissant d'eau l'ampoule et en prenant le poids, soit indirectement en mesurant le volume extérieur de l'ampoule fermée et en retranchant le volume du verre. On fait le vide dans l'ampoule, quand on la ferme, parce que l'on ne peut savoir sans cela combien on a laissé d'air dedans au moment de la fermeture; car, à ce moment, on échauffe l'ampoule et la correction devient incertaine.

Eau. — L'eau, plusieurs fois distillée, était renfermée dans des ampoules en verre terminées par une pointe effilée fermée. Après les mesures, on ouvrait la pointe de l'ampoule et l'on faisait évaporer l'eau en plaçant l'ampoule dans une étuve à une température un peu supérieure à i io°. La vapeur d'eau s'échappait lentement par la pointe effilée et l'ampoule mettait plusieurs heures à se vider.

Dans ces conditions, toute poussière ou impureté contenue dans l'eau avait grande chance de rester dans l'ampoule. On reportait ensuite l'ampoule dans l'appareil pour déterminer la correction due à sa présence dans le champ. Les résultats étaient aussi corrigés de l'action de l'air, correction qui atteignait 4 pour ioo

PROPRIÉTÉS MAGNÉTIQUES DES CORPS. 25g

environ de la grandeur mesurée, lorsque l'on opérait à la température ambiante.

Cinq déterminations faites à la température ambiante et avec des ampoules différentes ont donné pour ( — K io6) respectivement o , 790, o , 798, o , 786, o , 790, o , 770, dont la moyenne est o , 788.

Nous adopterons ( — K io6) — o, 79 pour l'eau, et cette valeur peut être considérée comme le point de départ de toutes les autres déterminations.

M. Quincke a trouvé pour l'eau ( — • K 10e) = o,8i5 (calculé par Du Bois).

. M. Du Bois (4) a trouvé — Kio°— 0,887 par la méthode de Quincke.

Pour déterminer l'effet d'une variation de température, nous avons fait une première série d'expériences en plaçant l'eau dans une ampoule de verre mince.

t. — K io6.

Avant la chauffe 20 °5775

» io3 0,785

Après la chauffe 20 0,788

Une deuxième série a été faite à une température plus élevée

dans une ampoule épaisse pouvant supporter de fortes pressions.

Malheureusement, la correction due à l'ampoule devient alors

assez considérable.

t. — Kio6.

Avant la chauffe 21,0 °:758

Après la chauffe 20,7 0,860

On voit que les valeurs obtenues à chaud sont intermédiaires entre celles obtenues à la température ambiante avant et après l'échauffement. Il faut en conclure que le coefficient d'aimantation de l'eau ne varie pas d'une façon sensible. Les nombres de la première série varient peu; cependant, dans les deux séries, on remarque que les valeurs de K vont constamment en augmentant depuis le début de chaque expérience. Ceci est surtout manifeste

(') Du Bois, Wied. Ann., t. XXXV, 1888, p. 137.

dans la deuxième série. Cet effet est dû, je pense, à l'attaque progressive du verre. Les mesures destinées à donner la correction de l'ampoule à diverses températures ont été faites après évaporation de l'eau dans l'étuve; la correction ne doit donc convenir que pour les dernières expériences de chaque série; l'ampoule était dans un autre état au début. La comparaison la plus digne de confiance est celle du dernier nombre à chaud avec la valeur à froid après refroidissement. Or, dans les deux séries, les nombres ainsi comparés sont très voisins.

Je crois que l'on peut en conclure que la variation du coefficient d'aimantation avec la température est très faible et probablement inférieure à i,5 pour ioo entre 200 et 199°.

Sel gemme. — On a opéré dans une ampoule ouverte contenant le sel gemme en petits fragments. On a trouvé, à 200, ( — K ioG) = o, 5^3 ; une série faite en vue de la température a

donné :

t. — Kio6.

Avant la chauffe 16, 5 0,073

Après la chauffe 16,1 o,58o

Il faut en conclure qu'entre i6°,5 et 455° le coefficient d'aimantation reste invariable. Il semble y avoir une petite indication en faveur d'une augmentation de 1 pour 100 dans la valeur de K, mais les expériences ne sont pas assez précises pour pouvoir affirmer une variation aussi faible.

Pour la correction due à l'air, on a admis une densité de 2,10 pour le sel.

Chlorure de potassium. — Il devait y avoir quelques traces de poussière d'oxyde de fer, parce que I =/'(H) donnait à froid une droite ne passant pas tout à fait par l'origine. A chaud, au contraire, I =/'(H) donne une droite passant par l'origine.

t. —Kio6.

On doit en conclure que tv ne varie pas d'une façon sensible. Pour la correction due à l'air, on a admis une densité de 1,98.

Azotate de potasse.

t. — Kio6.

Avant la chauffe 18 0,329

Après la chauffe r8 o,335

Le coefficient d'aimantation reste invariable entre 180 et 4200. Cela est fort remarquable, car à 35o° l'azolate fond et, en suivant les déviations quand la température augmente progressivement, il ne se produit aucun changement brusque. La valeur du coefficient d'aimantation est indépendante de l'état physique. Pour la correction due à l'air, on a admis une densité de 2,10.

Sulfate de potasse.

t. — Kios.

Un accident a empêché de faire de nouveau une détermination à froid après chauffe, ce qui est cependant un contrôle utile. On doit conclure de cette série que le coefficient est sensiblement invariable.

Pour la correction due à l'air, on a admis une densité de 2,60.

Quartz {cristal de V Isère). — Prisme hexagonal, bien formé, allongé suivant l'axe optique. Le cristal était soutenu au bout d'une tige de verre par une sorte de coupelle en verre.

Pour le cristal entier placé verticalement, normalement au champ magnétique, on a trouvé — K io6= o,443.

Le cristal entier était trop long pour occuper une autre position. Le cristal ayant été convenablement taillé, on a trouvé :

— Kio6.

Axe optique normal au champ et vertical o ,43g

» horizontal... o,444 Axe optique suivant le champ °5437

Les différences sont de l'ordre de grandeur des erreurs de réglage; nous admettons que le coefficient d'aimantation est sensiblement le même dans toutes les directions et que

Effet des variations de température. Axe optique vertical, noinnal au champ :

t. — K ioB.

Effet des variations de température. Axe optique suivant le champ :

t. — K ios.

[1 semble y avoir une petite augmentation de K quand la température s'élève; mais elle est si faible que l'on doit conclure qu'à l'approximation des expériences le coefficient d'aimantation reste invariable.

Pour la correction due à l'air, on a admis une densité de 2,65.

M. Tumlirz (') a trouvé que le quartz donnait des effets sensibles de magnétisme rémanent.

Nous n'avons rien observé de semblable; mais nos expériences indiquent seulement que l'aimantation rémanente est inférieure en valeur absolue au -^ de l'aimantation due à un champ de 1 35o unités. Nos expériences ne sont pas disposées de manière à déceler un effet très faible du magnétisme rémanent.

Soufre. — L'état allotropique ne semble pas avoir d'influence notable. Tout au moins il ne se produit pas de différence atteignant 1 pour 100.

(') Wied. Ann., t. XXVII, 1886, p. 33. — Wien. AkacL, 1886, p. y3.

Le soufre octaédrique a donné à froid, immédiatement après avoir été fondu, la même valeur pour le coefficient d'aimantation qu'avant d'avoir été chauffé : il devait être alors transformé en soufre prismatique.

Cette valeur commune est ( — K i oc ) = o , 5 1 .

Le soufre en fleur (lavé au sulfure de carbone et à l'acide chlorhydrique) a donné un nombre notablement différent, o, 55 ; mais, après fusion, on a retrouvé la même valeur; ce qui indique nettement que le soufre insoluble a le même coefficient que les autres variétés allotropiques; seulement la mesure était peu précise, parce que l'on n'avait pu opérer que sur une quantité très petite de matière.

Effet de la température, ire série :

t. — Kio6.

ia5 o , 5 1 7

A 125°, bien que resté assez longtemps à température constante, le soufre octaédrique n'était qu'en partie fondu. On le fond à la lampe, puis nouvelle série :

Fondu \\% o,53o

Ainsi, le coefficient d'aimantation n'est pas notablement modifié par la fusion et les diverses transformations qu'il éprouve entre 190 et 225°. Peut-être, après fusion à i42°i y a-t-il une augmentation passagère qui disparaîtrait à 225°. Les expériences ne sont pas assez précises ni assez nombreuses pour pouvoir affirmer une variation aussi faible.

Sélénium noir vitreux {du commerce). — Par la réaction du sulfocyanure de potassium, on distinguait des traces de fer dans

cet échantillon. A diverses températures, on a :

t. — Kio6.

[9 o,3ai

Il semble y avoir une petite baisse d'environ 4 pour 1 00 entre 1600 et 240". Cette baisse correspondrait à la fusion, qui a lieu vers 2400. Une nouvelle série de mesures serait désirable pour mettre ce point hors de doute.

Tellure. — • Cet échantillon contenait des traces de fer. On a trouvé :

t. —Kio6.

o 20,6 0,3ll

3o5 o,3io

Donc le coefficient reste invariable entre 210 et 3o5':.

M. Ettingshausen (') a trouvé pour le tellure à la température ambiante, pour le coefficient d'aimantation en volume x, la valeur ( — ;rio6) = i,6o pour un échantillon de tellure de densité 6,16. Cette valeur donnerait, pour le coefficient d'aimantation

spécifique,

nombre inférieur de 22 pour 100 à celui que j'ai trouvé.

Au contraire, les expériences de M. Ettingshausen et les miennes sont bien en accord pour le bismuth, comme on le verra plus loin.

Brome. — On a fait une seule série de mesures à la température ambiante.

(') Beiblàtter zu den Ann. der Phys. und Chem., 1888, p. 280.

Elle a donné

( — K io6) = o,4io.

Pour faire la correction de l'ampoule, on a évaporé très lentement le brome à l'étuve, il a laissé dans l'ampoule quelques crasses très faibles, mais magnétiques; cependant, à l'analyse, on n'a pas pu trouver de fer.

(On a trouvé seulement un peu de bromure de potassium et des traces de sulfate de potasse en faisant évaporer, dans une grosse ampoule, comme précédemment, 3og de brome.)

Iode plusieurs fois sublimé. — Cependant, après l'évaporation, l'iode, évaporé lentement à l'étuve, a encore laissé des crasses à peine visibles, mais donnant un léger effet magnétique.

t. — Kio6.

Le coefficient reste invariable même au moment de la fusion, qui a lieu vers io4".

Mercure. — Expériences inachevées faites sur un échantillon parfaitement pur. Je ne puis donner de nombres, mais j'ai pu constater qu'entre 200 et 3oo° le coefficient d'aimantation ne variait pas d'une façon notable.

Phosphore. — On introduit le phosphore fondu sous l'eau dans l'ampoule encore munie de son appendice CD {fig. 4)- On fait ensuite évaporer la plus grande partie de l'eau, puis on chasse les dernières portions en faisant le vide. On ferme l'ampoule avec le phosphore sec dans le vide.

On a obtenu les valeurs suivantes :

t. —Kio6.

On voit que le coefficient d'aimantation reste invariable quand la température passe de 200 à 70". Au moment de la fusion, à 44°; il n'y a pas de variation.

L'ampoule, remplie de phosphore, est ensuite chauffée à l'étuve à 2700 pendant 240 heures. Le phosphore blanc est, par cette opération, transformé en partie en phosphore rouge. L'ampoule est reportée dans l'appareil magnétique. On obtient les valeurs suivantes pour le coefficient d'aimantation K/ du mélange de phosphore rouge et de phosphore blanc :

t. — K'io6.

La valeur de K' est indépendante de la température.

L'ampoule est ensuite cassée et le phosphore blanc est épuisé par le sulfure de carbone. On a trouvé que 0,68 du poids primitif du phosphore blanc s'était transformé en phosphore rouge.

Désignons par K< le coefficient d'aimantation du phosphore rouge, on a, entre 20° et 2^5°,

d'où, pour le phosphore rouge,

— io6K = 0,73.

Ce nombre est plus faible que celui de 0,92 trouvé pour le phosphore blanc. La différence est de 20 pour 100. Malheureusement, on a dû briser en miettes l'ampoule pour en détacher le phosphore rouge- 11 a fallu faire la correction avec une autre ampoule à peu près pareille à la première, mais non identique. Il en résulte une certaine incertitude pour les valeurs numériques des coefficients d'aimantation des deux variétés de phosphore. Enfin, il convient de faire quelques réserves lorsque des nombres sont donnés par une expérience unique, surtout quand cette expérience a été longue et compliquée. Nous pensons cependant pouvoir affirmer que le coefficient d'aimantation du phosphore

rouge est plus faible que celui du phosphore blanc, et que les deux coefficients ne varient ni l'un ni l'autre avec la température.

Antimoine. — L'antimoine pur du commerce contient des quantités très notables de fer. On a employé, pour ces mesures. un échantillon d'antimoine préparé par voie électroly tique (en solution chlorhydrique). On sait que l'antimoine se dépose de cette façon dans un état allotropique particulier; en le chauffant, on le ramène à la variété ordinaire. Voici les résultats obtenus se succédant dans l'ordre dans lequel les expériences ont été

faites :

— io6K.

Température ambiante 18 0,683

Température ambiante 18 0,850

Appareil réglé à nouveau :

Température ambiante 18 0,865

Température ambiante.. . 19 0,936

58o l'ampoule éclate

On voit facilement qu'une double cause de variation entre en jeu. L'antimoine se transforme, éprouve un changement dans sa constitution, puisque, après échaufièment, la valeur du coefficient mesuré à la température ambiante a augmenté et passé ainsi successivement de o,683 à o,85o et à 0,936. D'autre part, le coefficient d'aimantation diminue fortement quand la température s'élève ; à 54o°, par exemple, le coefficient d'aimantation est presque deux fois plus faible qu'à la température ambiante.

Un accident a mis fin aux expériences. L'étude de ce corps serait à reprendre et donnerait à coup sûr des résultats intéressants.

Bismuth. — Le bismuth pur du commerce, en baguettes, dont les baguettes ont été grattées avec soin à la surface avec un mor-

ceau de verre, ne semble contenir que des traces de fer. Nous avons d'abord fait des mesures avec du bismuth de cette provenance. Quatre échantillons nous ont donné, à 200 pour ( — KioG), les valeurs suivantes: 1,00, i,<>4, 1 , 20, 1 , 22, avec une moyenne de 1,20 ou de 1,20 en éliminant la valeur i,o4-

Nous nous sommes servi ensuite de bismuth obtenu par voie électrolytique, qui nous a donné les valeurs suivantes pour quatre échantillons : i,38, i,35i, 1 , 36, 1 , 34 avec une moyenne de i,358.

La valeur plus forte pour les échantillons obtenus par voie électrolytique ne peut être attribuée à un état allotropique particulier du métal, car, après fusion, le coefficient d'aimantation de ces échantillons n'avait pas changé. La valeur plus forte doit donc vraisemblablement être attribuée à une pureté plus grande du corps.

Nous adopterons, pour coefficient d'aimantation K, la valeur

— K io6 = 1 ,35;

la mesure sur le deuxième échantillon de bismuth électrolytique ayant été particulièrement bien soignée et cette valeur s'écartant peu de la moyenne.

M. Ettingshausen (') a trouvé pour le bismuth

(— Kio6) = 1 ,37.

Lorsque l'on augmente la température, le coefficient d'aimantation du bismuth diminue en valeur absolue et la loi de variation est linéaire, si bien que, de la température ambiante à la température de fusion, entre 20" et 2^3°, on peut représenter la valeur K^ du coefficient d'aimantation à t° par une formule de la

forme

io6Kf = iogK20[i — x(t — ao)].

Deux échantillons de bismuth du commerce ont donné pour a la valeur o , ooioS.

Cinq échantillons de bismuth électrolytique ont donné pour a les valeurs : 0,001 178, 0,00 1 1 5o, 0,001 190, 0,001 1 10, 0,00 1 1 44?

(*) Wiedem. Ann., 188 1 et ii

dont la moyenne est o,ooi54- Cette valeur est plus forte que celle trouvée pour les échantillons du commerce; différence 10 pour 100 environ. Nous adopterons pour a la valeur o,ooii5. On a alors, entre 200 et 2,-30,

io6K;= 1 , 35 [1 — 0,001 \b{t — 20)].

Voici, par exemple, pour une série d'expériences, les valeurs trouvées.

t. — io6K(. Kia(t— 20)'

83 i,a58 o,ooii36

La dernière colonne donne les valeurs de a calculées en combinant la mesure relative à chaque température avec celle relative à la température de 200. On voit par ce Tableau et à l'inspection des points marqués sur la figure 5 que l'on a une loi de variation linéaire. Du moins, on peut dire que les expériences ne sont pas assez précises pour indiquer pour K = /*(£) une courbure dans un sens ou dans l'autre. 11 convient encore de remarquer que la température n'est connue qu'à quelques degrés près, que les erreurs relatives sur K sont de l'ordre de grandeur de —^ et donnent des erreurs relatives bien plus fortes pour a.

A la température de fusion (2^3°) le coefficient d'aimantation du bismuth solide est ( — io6K273) = 0,967, c'est-à-dire que ce coefficient est alors les -^ de ce qu'il était à 200. Par fusion du bismuth, le coefficient d'aimantation devient brusquement 20 fois plus faible.

Le bismuth fondu est, parmi les corps diamagnétiques étudiés, celui qui a le plus faible coefficient d'aimantation spécifique. Ce coefficient d'aimantation du bismuth fondu reste invariable pour des températures comprises entre 2^3° et4o8°. Nous avons trouvé pour ( — io6K) les valeurs suivantes pour trois échantillons de bismuth pur du commerce, à l'état de fusion, o,o4o, o,o35, o,o3o, dont la moyenne est o,o35. Pour trois échantillons de bismuth électrolytique à l'état de fusion, nous avons trouvé o,o3^,

o,o38, 0,042 (le dernier nombre se rapporte à une détermination peu précise avec une quantité de matière trop faible); nous adopterons pour le coefficient d'aimantation du bismuth fondu entre

273° et 4oo°

Etat particulier du bismuth au moment de la fusion. — Nous nous sommes appliqués, dans certaines séries d'expériences, à faire des déterminations extrêmement rapprochées de la température de transformation magnétique (voir fi g. 5). Nous avons vu

Fie. 5.

Quartz

Azo3K.

Azo Kfon

Ju

Bismuth'fon

iu

ainsi que la chute des valeurs de K. est parfaitement brusque à 2^3° ou tout au moins qu'elle se fait complètement dans un intervalle de température inférieur à 2°. Nous avons constaté aussi que la variation se fait à la même température par échauffement ou refroidissement.

Nous nous sommes aussi assuré que ce phénomène brusque de variation du coefficient d'aimantation correspond exactement au phénomène brusque de la fusion. C'est du moins la conclusion que nous croyons pouvoir tirer d'expériences assez curieuses, et qui semblent à première vue conduire à une conséquence préci-

PROPRIÉTÉS MAGNÉTIQUES DES CORPS. 1TJ l

sèment opposée à celle-là. Voici ce dont il s'agit : Le bismuth est placé en petits fragments de quelques millimètres de côté dans une ampoule où l'on fait le vide. On chauffe ensuite dans l'appareil pour l'étude des phénomènes magnétiques et l'on fait croître avec précaution la température jusqu'au-dessus de celle de transformation magnétique, en ayant soin de dépasser à peine cette température. Lorsque la transformation magnétique est complète, c'est-à-dire lorsque le coefficient d'aimantation ne varie plus et a atteint la valeur correspondant au bismuth liquide, on laisse l'appareil se refroidir. On est alors fort étonné de retrouver les morceaux de bismuth intacts, leur aspect extérieur ne diffère en rien de ce qu'il était avant la chauffe et ils sont disposés les uns sur les autres sans qu'un effondrement se soit produit. Il semble, d'après cela, que le bismuth n'a pas fondu, bien que sa transformation magnétique se soit produite; mais, en examinant chaque petit fragment, on trouve que la structure interne est complètement modifiée. Si l'on a employé, par exemple, des fragments de baguettes de bismuth de commerce constituées par des cristaux rayonnants à partir de l'axe de chaque baguette, on trouve après chauffe des clivages parallèles entre eux dans chaque morceau, au lieu de la structure rayonnée. Si l'on a fait usage de petits morceaux de bismuth déposés par électrolyse, dont la structure interne est grenue, on retrouve après chauffe dans chaque morceau les grands clivages parallèles du bismuth fondu.

Il est vraisemblable, d'après les faits qui précèdent, que la fusion du bismuth s'est produite réellement, quand on a chauffé au delà de la température de transformation magnétique, mais que les morceaux ont gardé leur forme. Doit-on admettre que la viscosité du bismuth liquide est très grande, lorsque la température est voisine de celle de la fusion? Faut-il penser que la couche presque imperceptible d'oxyde qui recouvre la surface joue un rôle et se comporte comme une croûte solide à la surface? Je ne sais quelle explication il convient de donner à ce phénomène.

Voici encore quelques essais faits dans le but d'avoir quelques renseignements complémentaires sur cette question. On chauffe dans un bain de glycérine du bismuth baignant dans la glycérine ou placé dans des ampoules. Un thermomètre à mercure indique

266° pour la température normale de fusion (1). On amène le bismuth à quelques degrés au-dessus de la température de fusion. Il semble d'abord ne pas fondre lorsqu'il est en petits fragments; mais à la longue les arêtes des morceaux s'arrondissent, les faces se plissent et finissent par s'effondrer; les morceaux mettent plus de trois quarts d'heure à se réunir complètement, si la température ne dépasse pas de 1" celle de fusion. En remuant le bismuth dans la glycérine avec un fil de platine, on réunit tous les morceaux assez rapidement. L'expérience est moins concluante que dans l'appareil magnétique, parce que l'on ne sait pas exactement le moment où l'on peut être certain que chaque morceau atteint la température de fusion.

Corps faiblement magnétiques.

J'ai étudié l'oxygène et le palladium et fait quelques expériences sur l'air et sur le sulfate de fer dissous clans l'eau. On trouvera aussi dans ce Chapitre quelques renseignements sur les propriétés magnétiques du verre et de la porcelaine à diverses températures.

Les corps faiblement magnétiques ont un coefficient d'aimantation indépendant de l'intensité du champ, pour des champs compris entre 100 et i35o unités.

L'oxygène est enfermé sous pression dans des ampoules de verre dur à parois épaisses. L'ampoule (A) est représentée {Jîg. 6) avec la tige aa qui servira à la soutenir dans le four électrique. La pointe effilée est ouverte. Pour remplir et fermer l'ampoule sous pression, on la place dans un tube plus large à parois très épaisses TTTT, on comprime l'oxygène dans ce tube (après y avoir fait le vide pour chasser l'air); l'ampoule se remplit de gaz, on ferme la pointe effilée o en faisant rougir le fil de platine f à

(') La valeur 2^3°, indiquée par le couple au moment de la fusion du bismuth dans l'appareil aux mesures magnétiques, est probablement un peu trop élevée.

l'aide d'un courant électrique ('). On sort du tube l'ampoule fermée et sous pression.

Pour entrer et sortir l'ampoule du tube TT, on retire le tube bouché tttt qui est mastiqué dans l'intérieur du premier. Le tube bouché est traversé par deux gros fils de platine FF, F' F' qui amènent le courant au fil de platine plus fin f Légèrement tendu et qui seul doit rougir. Au moment où l'on mastique le tube tt après avoir introduit l'ampoule, on s'arrange pour que la partie effilée de l'ampoule vienne toucher et même appuyer légèrement sur le fil,/. Il est nécessaire qu'il y ait contact entre le fil et le verre (-).

Fis. 6.

Le gaz est introduit par le tube c mastiqué à l'autre extrémité du tube TT.

On fait les mesures magnétiques comme d'ordinaire avec une ampoule remplie d'oxygène; mais, au lieu de retirer ensuite l'ampoule de l'appareil pour la vider, on chauffe sur place l'extrémité de la pointe effilée avec une flamme minuscule. La pointe s'ouvre, la plus grande partie du gaz s'échappe, la pression de l'intérieur se met en équilibre avec celle de l'atmosphère et l'on referme la pointe avec la petite flamme. Le poids du gaz qui s'est échappé est trop faible pour que l'équipage de la balance de torsion soit déséquilibré. On peut alors procéder aux expériences avec l'ampoule et le gaz restant, sans qu'il soit nécessaire de régler l'am-

(1) M. Pérot a déjà employé un artifice semblable pour fermer dans l'intérieur d'une marmite un ballon rempli de vapeur (Journal de Physique, t. VII, p. l32).

(2) On peut fermer sous la pression atmosphérique la pointe effilée à l'aide d'une petite spirale de platine, chauffée par un courant, et qui entoure la pointe sans la toucher; mais, dans un gaz sous pression, il se produit des remous qui amènent un refroidissement suffisant pour empêcher le verre de fondre dans ces conditions.

2y4 OEUVRES DE P, CURIE.

poule à nouveau; c'est un grand avantage au point de vue de la précision des résultats.

On évalue, par différence, l'effet produit par le gaz qui s'est échappé; on évalue, par différence également, en pesant l'ampoule avant et après l'opération, la masse du gaz qui s'est échappée.

La masse du gaz a varié de os, oz[o à 0^,090 dans ces expériences; on apprécie le ~ de milligramme, ce qui donne une exactitude suffisante.

Enfin, dans les deux séries, l'ampoule a subi la même action provenant du magnétisme de l'air extérieur; cette action disparaît dans les différences : il n'y a pas de corrections à faire de ce chef.

On a employé l'oxygène sous pression que l'on trouve dans le commerce; on fait passer le gaz à travers un tampon d'ouate pour qu'il n'entraîne pas de poussière du réservoir en fer dans lequel il est enfermé.

Le gaz oxygène du commerce contient une assez grande quantité d'azote, 9 pour 100 environ. On recueille une certaine quantité de gaz s'échappant du réservoir (dans les mêmes conditions que pour le remplissage de l'ampoule) et l'on dose volumétriquement, à l'aide de l'acide pyrogallique et de la potasse, la proportion d'oxygène.

L'azote, d'après Faraday, Becquerel et Quincke, a un coefficient d'aimantation au moins cent fois plus faible en valeur absolue que celui de l'oxygène, il en résulte que l'azote contenu dans l'ampoule ne doit pas intervenir pour -pâVô dans la valeur de la force exercée sur le gaz. On peut donc ne tenir compte que de l'oxygène. Dans une mesure, par exemple, on a trouvé 0,912 pour la proportion volumétrique de l'oxygène dans le gaz employé. La proportion en poids est 0,921. On admet que 0,921 du poids de gaz est la quantité d'oxygène qui intervient dans l'expérience et l'on néglige l'effet de l'azote.

Nous avons trouvé pour le coefficient d'aimantation spécifique de l'oxygène à la température de 20° :

io6K<>o = 1 15.

C'est le résultai de notre mesure la plus soignée, faite avec de l' oxygène sous la pression de 18 atmosphères.

Deux autres mesures sous la même pression ont donné ii4 et 1 1 3 , 5 . Deux mesures, sous une pression de 5 atmosphères, ont donné une valeur plus forte de 5 pour 100; mais elles ont été faites avec une ampoule trop grosse pour notre appareil et les expériences avaient surtout pour but d'étudier l'effet des variations de température. A la précision près de ces dernières mesures, on peut dire que le coefficient d'aimantation spécifique est indépendant de la pression.

La valeur de l'aimantation de l'oxygène à la température de 20", sous la pression de 1 atmosphère, rapportée à celle de l'eau prise sous le même volume dans le même champ, est d'après notre mesure ( — o,ig3); ce nombre est voisin de ceux trouvés par Becquerel ( — 0,182) et par Faraday ( — o, 180).

Les déterminations faites par la méthode de Quincke par divers auteurs ne sont pas concordantes entre elles. Nous avons calculé les valeurs auxquelles elles conduisent pour le coefficient spécifique d'aimantation, en admettant, pour ramener les mesures à la température de 200, la loi de variation avec la température que nous indiquons plus loin.

D'après Quincke : io°K2o=ii6.

D'après une mesure de Du Bois (1 ) (faite à i5°) : io6K20= 87.

MM. Tœpler et Hennig (1888) et M. Hennig (2) ont déterminé la valeur absolue de la différence des coefficients d'aimantation en volume de l'oxygène et de l'air, sous une même pression. Dans le premier travail, les auteurs ont trouvé o,i3i x i o~° à la température de 200. Dans le second, M. Hennig a trouvé 0,096 X io"6 à 26°. Ces deux nombres conduisent respectivement aux valeurs io^Koo^ 120 et ioGKo0=94 pour le coefficient d'aimantation spécifique de l'oxygène à 200.

J'ai fait deux séries de déterminations à diverses températures. La première avec une ampoule en verre ordinaire de rjcm3 de capacité, remplie d'oxygène sous une pression de 5 atmosphères envi-

(') Du Bois, Wiedemann's Ann., t. XXXV, 1888, p. 187.

(2) Wiedemann's Ann., t. XXXIV, 1888, p. 790; et t. L, p. 485.

276 OEUVRES DK P. CURIE.

ron, à la température ambiante. On a (') {fig. 7) (points X)

io6K.

Différence.

La deuxième série a été faite avec une ampoule de verre dur, de 3cmS de capacité, remplie d'oxygène, à la température ambiante sous une pression de 18 atmosphères environ; à 45o' la pression devait être de 45 atmosphères; l'ampoule ne s'est pas déformée à

Fig.

50 100 200 300 iC

0 V- SCO

cette température, sous cette assez forte pression. On a trouvé [Tableau I {fig. 7)] :

(1) La valeur à 25° a été trouvée égale à 119; on a ramené arbitrairement à n3 pour faire coïncider le point de départ des deux séries. Les valeurs à t85° et 3450 ont été de même réduites dans le rapport de 118 à n3. La première série n'avait pas été faite, en effet, en vue d'une détermination exacte de K à la température ambiante, mais seulement exécutée dans le but de constater la loi de variation avec la température.

PROPRIETES MAGNETIQUES DES CORPS. 277

Tableau I.

t. io6K. T Différence. t'. t — t' .

188 74,7 73,2 -4-1,5 178 -l-IO

4n 5o,i 49,3 -4-0,8 4oo +11

On voit que le coefficient d'aimantation varie suivant une loi hyperbolique; la courbe {Jig. 7) représente les valeurs de K calculées par la formule

io«K,=

où T = 273 -f- t représente la température absolue.

La simple inspection de la courbe et des points marqués montre que cette courbe représente, à peu de chose près, les données de l'expérience. La courbe en LK fonction de LT {Jig. 12, p. 3i6) est une droite de coefficient angulaire égal à — 1 . La loi de variation de K est donc extrêmement simple : Entre 200 et 4^o° le coejjicient d'aimantation spécifique de V oxygène varie en raison inverse de la température absolue.

Avec quelle précision cette loi se trouve-t-elle vérifiée? Les expériences permettent-elles de certifier un écart dans un sens déterminé? Il m'est bien difficile de répondre à ces deux questions. La première série indique une vérification excellente. Les écarts sont certainement inférieurs à ceux auxquels on doit s'attendre d'après la précision probable des expériences. La deuxième série donne au contraire pour K des valeurs toujours un peu plus fortes que celles calculées par la formule. L'écart est surtout sensible vers 2000 et 3oo" ; les valeurs trouvées sont alors de 2 , 4 pour 100 plus fortes que les valeurs calculées. Cependant la précision

des mesures d'attraction est au moins de 1 pour 100 lorsqu'il s'agit de comparaisons sans dérangement de l'ampoule.

Si Ton acceptait comme parfaitement corrects les résultats de ces expériences, on conclurait que pour des pressions faibles la loi se vérifie rigoureusement et que, pour les pressions fortes, il y a des écarts notables, la courbure de la courbe représentative étant moins accentuée. Je ne crois pas que l'on puisse tirer de pareilles conclusions. L'incertitude du résultat provient de la possibilité d'une erreur systématique dans l'évaluation des températures. On n'est jamais sûr en effet que l'indication du couple donne exactement la température moyenne de l'ampoule. On se trouve, dans les deux séries, dans des conditions bien différentes à ce point de vue. Dans la première, l'ampoule était assez volumineuse et à parois peu épaisses. Dans la deuxième, l'ampoule était plus petite, mais avec des parois beaucoup plus fortes. On a fait figurer, dans le Tableau de la deuxième série, les valeurs de t1 et de (t — t'). t' est la valeur de la température qui vérifierait la formule pour des valeurs de K données par expérience. L'écart atteint i4" au maximum : il me paraît bien grand pour être attribué à une erreur systématique; cependant il ne m'est pas possible d'affirmer que cet écart ne puisse, dans certains cas, se rencontrer entre la température du couple et la température moyenne de l'ampoule ( ' ).

Nous nous contenterons donc de dire que la formule

33700 io6k,= — ^-

convient pour calculer le coefficient d'aimantation spécifique de l'oxygène avec une précision probablement supérieure à 1 pour 100 entre 20" et 45o".

(') J'ai eu souvent, à déplorer, pendant ce travail, cette incertitude sur la précision de l'évaluaLion des températures. Je n'ai pas cru devoir multiplier le nombre de ces expériences sur l'oxygène. Ces expériences sont longues et demandent beaucoup de soins et, comme les causes d'erreur sont systématiques, j'aurais, dans les mêmes conditions, fait un gros travail, pour ne pas acquérir une certitude beaucoup plus grande dans les résultats. Pour avoir une précision plus grande, il faudrait commencer par perfectionner la construction de l'appareil de chauffage.

PROPRIETES MAGNETIQUES DES CORPS. ^79

Les déterminations faites sur l'oxygène permettent de calculer les propriétés magnétiques de l'air à diverses températures, si l'on admet (d'après les expériences de Becquerel, Faraday et Quincke) que l'azote a une influence négligeable. La valeur ainsi calculée pour le coefficient d'aimantation spécifique K de l'air est donnée par la formule ( ' )

io«K,=

On a fait une mesure sur l'air pris à la pression atmosphérique et à la température de 24". Dans ce but, on a pris une ampoule volumineuse à pointe très effilée, dans laquelle on a fait le vide en la plaçant dans le même tube {Jig. 6) que celui qui a servi à remplir les ampoules d'oxygène et en la fermant avec le vide par le même procédé. L'ampoule vide était placée dans l'appareil aux mesures magnétiques; on a fait une série de déterminations, puis, sans rien déranger, on a cassé les extrémités de la pointe avec une pince en cuivre; l'air est rentré et l'on a fait une nouvelle série de mesures. Les déviations étaient faibles, mais les mesures peuvent se faire à froid à -^ de division près pour les petites déviations. Enfin le poids de l'air, 0^,0126, se calcule d'après le volume iocm3, 26 et la variation de pression ^5omin.

Il est impossible de se servir des constantes du champ avec une ampoule aussi grosse, mais on peut faire une série avec l'ampoule remplie d'eau ; on a une valeur relative de l'air par rapport à l'eau et l'on calcule la valeur absolue en admettant pour l'eau — - 1 oG K = o , 79. On trouve ainsi pour l'air à 24° • 1 o6 K24 =26,6. Par la formule donnée plus haut, on trouve pour la même température 26,3. La vérification est aussi satisfaisante que possible, meilleure même que celle que l'on pouvait prévoir, d'après la précision probable des expériences. On peut considérer cette expérience comme une confirmation de ce fait que l'influence de l'azote est insensible.

(*) En admettant 22,23 pour 100 d'oxygène en poids dans la composition de l'air (Leduc, Journal de Physique, 1890, p. 23i).

2bO OEUVRES DE P. CURIE.

Si l'on suppose que l'azote a un coefficient d'aimantation spécifique de l'ordre de grandeur de la plupart des autres corps diamagnétiques, de l'ordre de grandeur de celui de l'eau par exemple, il en résulterait qu'à 200 le coefficient d'aimantation de l'air serait environ de 2 pour 100 plus faible que celui calculé en tenant compte seulement de l'oxygène. Vers 4°°° l'influence serait de 4 pour 100 environ, etc., c'est-à-dire qu'il est probable que la formule donne des résultats d'autant plus inexacts que la température est plus élevée.

Il est nécessaire de connaître le coefficient d'aimantation de l'air à diverses températures pour pouvoir corriger les mesures magnétiques faites dans l'air. Heureusement il n'est pas nécessaire de connaître le coefficient avec une grande précision pour cet usage.

C'est le coefficient d'aimantation en volume x dont on a besoin. Il est donné, en tenant compte seulement de l'oxygène, par la

formule

Le coefficient d'aimantation en volume de l'air varie en raison inverse du carré de la température absolue si l'on néglige l'influence de l'azote; à 20° on a io65?20 = o, o322. Sur l'eau de coefficient spécifique io6K = o,,-o/ et de densité 1, la correction due à la présence de l'air est de 4 pour 100. Pour un corps de

densité a. la correction est — 2— =

A 3oo° on a io°^30o = 0,0084, ^a correction devient négligeable pour la plupart des corps. Ainsi, aux températures élevées, les valeurs de x données par la formule deviennent moins certaines; mais la correction due à l'air devient négligeable (').

SKLS MAGNÉTIQUES.

Expériences de MM. Wiedemann et Plessner (-). —

(!) J'ai admis arbitrairement que, dans un four ouvert par en bas et porté à une température élevée, la composition de l'air ne change pas.

(2) Wiicdemann, Pogg. Ann., t. CXXVI, i865, p. 1. — Plessner, Wied. Ann., t. XXXIX, 1890, p. 336.

PROPRIETES MAGNETIQUES DES CORPS. 201

M. Wiedemann a découvert que le coefficient d'aimantation de tous Jes sels magnétiques dissous diminue quand la température augmente; que le coefficient de variation du coefficient d'aimantation est le même pour tous les sels; que ce coefficient de variation est en valeur absolue voisin du coefficient de dilatation des gaz. Les expériences plus récentes de M. Plessner ont confirmé ces résultats.

M. Wiedemann représente le coefficient d'aimantation Kr à t° dans le voisinage de la température ambiante par une formule linéaire de la forme

(r) Kf=Ko(i-aO-

a = o,oo32o, d'après M. Wiedemann, pour des températures comprises entre i5° et 8o°.

a = <»,oo355, d'après M. Plessner, pour des températures comprises entre 10" et 60".

M. Wiedemann a trouvé la même valeur de oc pour des solutions de sulfate de protoxyde de fer, des chlorures ferreux et ferrique, de sulfate de nickel, d'azotate de cobalt, de ferricyanure de potassium. M. Plessner a trouvé une même valeur pour a pour les solutions de perchlorure de fer, de sulfate de manganèse, de sulfate de nickel, d'azotate de cobalt.

Les résultats de MM. Wiedemann et Plessner montrent que la loi de variation du coefficient d'aimantation est une fonction de la température seule, où n'entre aucun coefficient propre à la substance que l'on considère. Si, de plus, l'on admet que le fait que le coefficient de variation est voisin du coefficient de dilatation des gaz n'est pas dû au hasard et est au contraire l'expression d'une loi naturelle, on en conclut que ce fait doit se reproduire si l'on prend comme point de départ toute autre température que la température de la glace fondante. Le coefficient de dilatation des gaz est du reste, pour chaque température prise comme point de départ, l'inverse de la température absolue T; on a

1 dKt j.

ïï; ~dî -a-~ t;

si ceci est vrai à toute température, on en déduit (2) K,= -,

A. étant une constante qui dépend de la nature du sel. Le coefficient d'aimantation doit varier en raison inverse de la température absolue, c'est-à-dire suivant la même loi que celle que nous avons constatée pour l'oxygène. C'est la conséquence logique des découvertes de M. Wiedemann, si le voisinage de la valeur de a et de la valeur du coefficient de dilatation des gaz n'est pas une coïncidence purement fortuite.

Nous allons discuter de plus près les expériences de MM. Wiedemann et Plessner, pour voir si elles s'accordent avec la formule ci-dessus. On remarque tout d'abord que les valeurs trouvées

pour a sont plus faibles que o,oo36,7 = — -> ce qui doit être

d'après la formule (2). Ces coefficients sont même trop forts pour la loi inverse de la température absolue.

Pour les limites de température dans lesquelles ont eu lieu les expériences, cette loi indiquerait un coefficient a voisin de o,oo3o.

Nous reproduisons ici, Tableau II, une des séries d'expériences de M. Wiedemann relative au sulfate de protoxyde de fer en solution dans l'eau : la première colonne indique la température t1 la deuxième les coefficients d'aimantation, exprimés à l'aide d'une unité entièrement arbitraire ; la troisième colonne donne les températures absolues, et la quatrième le produit KT, qui devrait être constant, si la loi inverse de la température absolue était exactement vérifiée.

Tableau II.

t. K. T. KT10 3.

i5 cp2 288 274

■x~ 906 3oo 272

On voit qu'entre i5° et 68° le produit KT est constant, les différences étant certainement de l'ordre de grandeur des erreurs

possibles dans les observations. La valeur obtenue à 8i° est un peu plus faible.

Voici de même une des séries d'expériences de M. Plessner (Tableau 111) sur le sulfate de cobalt en solution dans l'eau :

Tableau III.

KTio-

225oo

La troisième colonne donne les valeurs de a calculées par l'auteur en combinant la détermination faite à la température ambiante (8°, 9), avec chacune des autres déterminations. On voit que les valeurs obtenues pour a sont de plus en plus petites à mesure que la température finale est plus élevée. La loi de variation n'est donc pas linéaire : K fonction de L donne une courbe convexe vers l'axe des températures.

Le produit KT peut être considéré comme constant pour les déterminations comprises entre 44°? 3 et 6o°,9; mais, si l'on compare ce produit constant à celui obtenu à la température ambiante, on trouve une différence notable de 2 , 6 pour 100.

Les mêmes remarques peuvent être faites pour chacune des mesures de M. Plessner. D'après ces expériences, la loi de variation K serait donc un peu plus rapide que la loi inverse de la température absolue (').

( ' ) Je signalerai une remarque que je trouve dans le Mémoire de M. Plessner. Les solutions magnétiques étaient contenues dans une ampoule en verre, au milieu de laquelle se trouvait le réservoir d'un thermomètre à mercure. L'auleur a admis dans ses calculs que l'eau, le verre et le mercure avaient des propriétés diamagnétiques qui diminuaient en valeur absolue de la même façon que les propriétés magnétiques des sels magnéiiques. Il estime que, si les propriétés diamagnétiques de ces corps étaient invariables, les valeurs qu'il a trouvées pour a seraient trop fortes en valeurs absolues de o,3 à 0,8 pour 100.

D'après mes expériences, l'eau et le mercure ont des propriétés diamagnétiques

■l84 OEUVRES DE P. CURIE.

Expériences avec le sulfate de protoxyde de fer. — J'ai fait quelques expériences avec ce sel magnétique en solution dans l'eau, dans des limites de température un peu plus étendues que celles employées par MM. Wiedemann et Plessner. Je n'ai fait que quelques essais, parce que mon appareil ne se prêtait pas à des mesures précises de température; cependant j'ai pu constater que la loi de variation est loin d'être linéaire et que la loi inverse de la température absolue convient, au moins en première approximation, pour représenter le phénomène.

La solution de sulfate de protoxyde de fer dans l'eau, préalablement purgée d'air, contenait 5,35 de sel anhydre et94,65 d'eau pour ioo de solution. On a calculé le coefficient d'aimantation spécifique K du sulfate anhydre en supposant que l'eau avait, à toute température dans la solution, un coefficient d'aimantation égal à (— 0,79.1 o~6).

Les mesures sont faites à i5", 46° et 108".

t. io6K. T. KT106.

46 7^,6 3ig 24100

Le produit KT du coefficient d'aimantation par la température absolue est un nombre constant (').

En admettant la loi inverse de la température absolue, on a,

pour le sulfate de fer,