F~^'' OT~J ,)T
<I'(F, T) sera, par définition, la valeur du potentiel thermodynamique de l'unité de masse dn corps sortant de A avec une force élastique F.
.. Cette valeur égale [Fv - (TS - U )];;', car f Ydv=(TS - U)^.
» Deux mélanges émettant un corps avec la même force élastique F sont en équilibre osmotique relativement à ce corps; on peut dire aussi que l'unité de masse a le même potentiel thermodynamique dans les deux mélanges, et que ce potentiel ne change pas dans le passage réversible de ce corps de l'un à l'autre, F restant constant.
» Si le corps sort de chaque mélange avec des valeurs de F différentes, il n'v a pas équilibre osmotique; le passage immédiat du corps de l'un à l'autre est irréversible. Le sens de ce passage est fixé a priori : il correspond à une chute de pression, par suite à une diminution du potentiel thermodynamique de ce corps.
» Dans cette chute l'unité de masse subit une variation d'énergie intérieure, la même que dans une opération réversible; mais, dans ce dernier cas, elle effectuerait un excès de travail extérieur égal précisément à la chute de potentiel.
» Voici une représentation physique de ce travail :
» Si, dans un tube vertical, se trouve de la vapeur d'eau à une température uniforme et soumise à l'action de la pesanteur; si les deux vases A et B précédents sont placés au même niveau où, dans le tube, la force élastique de la vapeur est F, on peut faire passer par voie osmotique irréversible l'unité de masse d'eau de A dans B. Si, au contraire, le vase B était à un niveau où la force élastique est ^, ce même passage pourrait être effectué réversiblement, mais il faudrait fournir au sjstème, dans ce cas, une quantité de chaleur plus grande; l'excès étant équivalent au travail que peut restituer l'unité de masse tombant de la deuxième position de B à la première.
» II. Considérons maintenant un svstème homogène ou hétérogène en équilibre osmotique avec ses composants dans des systèmes annexes. On peut toujours dissocier la matière du svstème principal en ses composants, sans changement de pression : soit m la masse d'un corps dans le système principal, m, dans le svstème annexe, sous une pression gazeuse ou osmotique F :2i (m -+- m,) / vdï ou i(/n -I- «i|) [Fi-^ — (TS — U)], formé avec
tous les corps, est une quantité qui ne dépend que de l'état actuel du système principal. On peut donc considérer cette expression comme représentant le potentiel thermodynamique de l'ensemble des systèmes; dya toujours un potentiel iJiermodvnamique .
» iw [F^' — (TS — U)] représente le potentiel thermodynamique du système principal, Y pression d'un composant dans un système annexe.
» Dans une transformation réversible isothermique et élémentaire de l'ensemble des systèmes, en prenant pour variables indépendantes les pressions F des systèmes annexes, la différentielle partielle du potentiel thermodynamique est
i (m -hm,)i'dF = Imv d¥ + Im^^dF = lY dF,
Y volume de chaque système où la pression est uniformément F (y compris le système principal). Celte différentielle n'est pas nulle.
■» Dans une transformation isothermique élémentaire du système principal (Fo, V„), considéré seul, la variation de son potentiel thermodynamique est Imi'dF = VorfF„.
» Elle n'est nulle que si dF^ — o, mais cela ne peut arriver que si le système est hétérogène et si une partie de ce système s'accroît aux dépens d'autres, sans changement de composition.
» On ne' forme pas habituellement le potentiel thermodynamique d'un mélange comme je viens de l'indiquer, aussi on arrive à des conclusions ne concordant pas rigoureusement avec celles de cette Note. »
ÉLECTRICITÉ. — Sur le spectre des rayons cathodiques. Note de M. BiRKELAND, présentée par M. Poincaré.
u Dans une Note du 28 septembre 1896, j'ai eu l'honneur de présenter à l'Académie quelques résultats expérimentaux obtenus en déviant convenablement un faisceau très étroit de rayons cathodiques par des forces magnétiques, de façon à laisser les rayons déviés se manifester par phosphorescence sur une surface de verre se trouvant en dehors d'autres luminosités qui pourraient troubler les phénomènes.
» En effet, on reconnaît par ce procédé une certaine dispersion des rayons déviés montrant qn'ils se constituent en groupes différents.
)) Dernièrement M. J.-J. Thomson {Phit. Mag., oct. 1S97) a trouvé que l'apparence de ce spectre est toujours la même pour des décharges à travers des gaz différents, pourvu que les différences moyennes de potentiel entre l'anode et la cathode soient aussi les mêmes.
» De plus, il a trouvé que le même spectre peut être produit en déviant les rayons cathodiques par des forces électrostatiques au lieu de les faire dévier par des forces magnétiques.
» Ces résultats se comprennent facilement par les recherches suivantes que je viens
de faire après avoir aperçu que l'apparence du spectre varie, quelquefois même considérablement, avec des cathodes différentes successivement introduites dans un même tube. Il paraît que c'est moins la matière diflerente des cathodes qui en est la cause que les détails de leur construction mécanique.
» Cependant en prenant certaines précautions on réussit à obtenir des résultats réguliers et correspondants d'un tube de décharge à l'autre.
» Je vais en décqire quelques-uns obtenus avec un tube à cathode ordinaire d'aluminium, dont le contact métallique entre les différentes parties et dont le contact avec le fil conducteur reliant la cathode au pôle négatif de la grande bobine emplovée étaient aussi parfaits que possible. En outre, le tube et les électrodes étaient, avant les expériences, débarrassés soigneusement même de gaz occlus; après quoi le tube fut rempli d'assez peu d'hydrogène pur pour que la différence du potentiel entre l'anode et la cathode au moment où la décharge éclate ne descende pas au-dessous de loooo volts. Pendant les décharges les rayons cathodiques doivent sortir régulièrement au milieu de la cathode.
» En tenant compte des remarques ci-dessus j'ai trouvé dans un spectre spécial quatre bandes jaunes séparées par des bandes obscures. Dans chaque bande lumineuse j'ai souvent distingué des lignes d'une luminosité plus intense, et ces lignes paraissaient quelquefois bien nombreuses.
» Pour étudier de près ces phénomènes, j'ai introduit devant la cathode et communiquant avec elle par un court fil fin de cuivre une résistance d'eau variable facile à régler.
» Par ce procédé, on obtient une seule bande jaune, restant tranquille d'une décharge à l'autre, et qui peut facilement avoir une largeur de plusieurs centimètres, la résistance étant convenablement choisie. La largeur de la bande s'augmente du reste avec le courant primaire de la bobine emplovée et possède en outre un maximum très marqué, la résistance d'eau étant variable.
» En regardant attentivement cette bande d'une luminosité, au premier coup d'ceil, homogène, on aperçoit partout les traces d'un nombre énorme de lignes.
» Si pourtant le fil de cuivre reliant la résistance d'eau à la cathode est mis en communication avec une boule métallique isolée (j'ai employé des boules de o™, lo et de o™, 3o de diamètre), la bande jaune se contracte et se résout en raies fines changeant maintenant un peu de position d'une decharge à l'autre. Ces lignes sont, on le voit facilement sans pouvoir les compter, beaucoup plus nombreuses pour la boule de o™, lo que pour la boule de o™,3o, toutes cbjses égales d'ailleurs.
» On pourra diminuer le noinbre des lignes à son gré en introduisant des capacités en conséquence. J'ai emplové trois bouteilles de Eevde de
G. R., 1S98, t" Semestre. (T. CXXVl, N» 3.) 3o
I20™, 'ySo" et 1200" de volume. Avec la première, j'estime avoir vu une trentaine de lignes, avec la seconde j'en ai compté cinq, avec la troisième j'en ai rarement vu plus d'une seule. Il faut remarquer pourtant qu'avec ces capacités le nombre des lignes augmente avec le courant primaire et cpt'il diminue quand la résistance d'eau augmente.
)) Il y a une manière de séparer les lignes de ces spectres l'une de l'autre à la distance voulue.
» En effet, si par tâtonnements on arrive à fermer le courant des aimants déviant les rayons au moment où une décharge éclate, on voit le spectre s'étendre largement, et j'ai souvent réussi avec la plus petite bouteille de Leyde à produire une image phosphorescente d'une beauté parfaite sur le verre et presque identique aux images des décharges intermittentes, reproduites dans un Mémoire célèbre de Feddersen (/*o^^. ^nn., io3; i858; Taf. I, fig. 18, 19). La variation rapide du système magnétique employé joue le même rôle ici que le miroir tournant de Feddersen dans ses expériences.
» Avec un arrangement automatique, j'ai fait varier le champ magnétique synchroniquement aux éclats de décharges. De cette manière, j'ai observé que la distance des lignes du spectre augmente avec la capacité et la résistance d'eau, intercalées devant la cathode.
» Si, au conlraire, on intercale la capacité et la résistance d'eau devant l'anode, nous n'aurons pas les j>hénomènes décrits plus haut, mais d'autres résultats moins marqués et de nature à confirmer la théorie.
» Si la plaque cathode est mal fixée sur la tige qui la supporte, les résultats sont tout autres. Le spectre consiste dans ce cas en des bandes larges qui ne sont presque pas affectées d'une capacité ou d'une résistance d'eau intercalée.
» Si les rayons cathodiques sortent de points différents et irrégulièrement répandus sur une plaque cathode, les résultats ne sont plus nets.
» Les phénomènes que je viens d'exposer jettent une grande lumière sur la découverte des surfaces d' ijilerférence des rayons cathodiques faite par M. Jaumann.
» Il me paraît aussi que cette différenciation indiquée de la décharge partant de la cathode nous promet plus de clarté sur la question de stratification de la colonne positive.
M D'après une expérience bien connue de J.-J. Thomson, il est certain que les strates apparaissent d'abord près de l'anode et plus tard dans lé ▼oisinage de la cathode. Mais s'ensuit-il que les décharges élémentaires
qui se manileslent par ces sirades sont émises jiar l'anode? Les slratcs n'existent pas dans le voisinage de la cathode; on admet pourtant que les décharges élémentaires se propagent aussi à travers cet espace. Or, nous savons que la distance des strates de la cathode dépend beaucoup de la répartition de la force électrique dans le tube, et cette répartition est tout autre au moment de naissance d'une décharge que plus tard. D'autre part, M. Goldstein a montré, il v a seize ans (}Vied. Arm., t. XII, p. 271), que la position et les propriétés des simples strates bien définies dépendent complètement de la position et du caractère de la cathode mais pas du tout des conditions de l'anode.
» Je viens de démontrer que la distance des simples strates ne varie pas, si l'on intercale des capacités devant les électrodes; même de petites capacités, liées le plus intimement possible à la cathode ou à l'anode, n'influent pas.
a Le nombre, dans l'unité de temps des chocs intermittents, se manifestant par des strates, est donc probablement réglé par le gaz seul, ou par les propriétés des chaînes de Grotthus qui s'v forment.
» D'après ce que je viens d'exposer, je pense qu'il serait plus naturel de supposer que la cathode émet : 1° des chocs de décharge intermittents, dont les propriétés sont surtout réglées par des conditions extérieures du tube de décharge viz : la différence du potentiel entre l'anode et la cathode, les capacités et l'état de conductibilité dans le voisinage de la cathode ; ces chocs se manifestent par les ravons cathodiques; 2° des chocs dont les propriétés sont surtout réglées par les conditions du gjz inclus dans le tube; ces chocs se manifestent par des strates. »
SPECTROSCOPIE. — • Sur le spectre du cadmium dans un tube à vide. Note de I\L Maurice Hamt, présentée par M. Lœv\ y.
« La lampe à cadmium que j'ai décrite dans une Communication antérieure (') émet, dans le spectre visible, une vingtaine de radiations, lorsque le tube à vide est chauffé à 290° environ.
» Plusieurs radiations, d'une extrême simplicité, peuvent produire des franges d'interférence à grandes différences de marche. De ce nombre est la radiation rouge (^\, 644) dont la longueur d'onde absolue a été déter-
(') Comptes rendus, i^' semestre 1897.
minée, avec une haute précision, au Bureau international des Poids et Mesures, avec l'appareil de M. Michelson. Prenant pour point de départ le nombre obtenu dans ces mémorables expériences, je me suis proposé de mesurer les longueurs d'ondes des autres radiations simples.
» Le principe de la méthode suivie est dû à M. Michelson. On détermine expérimentalement, pour chacune des radiations, avec un compensateur approprié, la partie fractionnaire du nombre de franges contenues dans des distances connues à quelques millièmes de millimètre près et allant en doublant. Un calcul facile fournit ensuite les nombres entiers de franges contenues dans ces dislances et l'on en déduit les rapports des longueurs d'ondes de toutes les radiations à la longueur d'onde de l'une d'elles.
)) L'appareil interférentiel utilisé dans mes recherches est fondé sur l'empiloi des anneaux de Newton réfléchis. La lumière y pénètre à travers une ouverture demi-circulaire, de o™'",5 de rayon, placée au foyer et centrée sur l'axe d'une lentille collimatrice dont une des faces, dé grand rayon, disposée en regard d'un miroir plan, sert à produire les anneaux. La vision s'effectue à travers une seconde ouverture semblable à la première et composant avec elle un cercle entier. En appelant Rie rayon du cercle, /^ le foyer de la lentille, e l'épaisseur de la lame mince au centre des anneaux, la visibilité des franges produites avec une lumière monochromalique de longueur
"" T Td'onde \ est — Tlîî- ^^ rapport était très voisin de i dans mes expériences,
même pour des différences de marche de 14™™. Aussi l'influence de l'étendue de la source lumineuse sur la netteté des franges (') ne se faisaitelle pas sentir. Les rapports de longueurs d'ondes déterminés avec l'appareil sont d'ailleurs indépendants de cette étendue.
» Le Tableau suivant résume les résultats obtenus. La première colonne contient des numéros d'ordre; la deuxième une indication approximative de l'éclat de chacune des radiations estimée à l'œil; la troisième fournit les logarithmes des rapports des longueurs d'ondes des différentes raies à celle de la raie rouge principale; la dernière colonne contient les longueurs d'ondes calculées en partant de la longueur d'onde de la radiation rouge >>R= 0,6438472. Les longueurs d'ondes, affectées de lettres, sont celles
-(') Celle intluence a été signalée par M. Mascail, jjuis éludiée nolanimenl pai M. Benoit, M. Michelson et surloiil par M. Cli. Fabry dans sa Thèse de doctoral.
( 233 ) qui ont déjà été mesurées au Bureau international des Poids et Mesures.
Log. Longueurs
Numéros. Grandeurs. Rapports. d"ondes.
» Toutes les radiations, à l'exception de celles dont les longueurs d'ondes sont suivies des lettres V, B, I, sont d'une simplicité remarquable. La netteté des anneaux demeure absolument constante lorsque l'on fait varier graduellement la différence de marche de o™™ à i^™™ (limite que l'appareil ne permettait pas de dépasser). Leurs longueurs d'ondes sont bien déterminées parce que la mesure des excédents fractionnaires a pu se faire avec une grande précision. Les erreurs sur ces nombres ne dépassent pas 2 à 3 unités de la dernière décimale et la répétition des observations permettra de les faire disparaître.
« La radiation marquée I est aussi très simple, mais à un degré inférieur aux précédentes. Sa longueur d'onde, déterminée au pavillon de Breteuil, avec une différence de marche de 100™™, ne diffère du nombre contenu dans le Tableau que d'une unité de la dernière décimale.
» Les radiations 6 et 7 sont complexes. Les an neaux se troublent beaucoup lorsque la différence de marcbe des faisceaux interférents est de i4'"'"- Aussi les nombres obtenus pour ces radiations n'ont-ils pas la précision des autres. Ils dépassent de huit unités de la dernière décimale ceux qui ont été déterminés avec la lampe de M. Michelson. Ces radiations, surtout la radiation verte, se simplifient lorsque le tube à vide renferme des traces d'air, ce qui ne modifie pas, d'après les expériences de M. Michelson, la longueur d'onde de la raie rouge. C'est dans ces conditions que leurs longueurs d'ondes ont été obtenues au Bureau des Poids et Mesures. Les tubes ainsi
(') Il y a encore une raie visible, plus éloignée dans le violet, qui est extrêmement simple; mais l'œil ne discerne pas assez bien les anneaux pour permettre de mesurer sa longueur d'onde.
( 234 ) construits ne se conservent pas. L'air disparaît après un fonctionnement de quelques heures. Ce fait a été constaté par M. Chappuis, qui a bien voulu faire l'expérience sur ma demande. L'addition de l'air dans les tubes a l'inconvénient de faire disparaître plusieurs radiations, notamment les trois raies vertes 3, 4, 5; c'est probablement une des raisons qui ont fait que M. Michelson a signalé quatre raies simples seulement dans le spectre du cadmium.
» Je compte poursuivre mes recherches dans l'ultra-violet, me proposant aussi de reprendre les déterminations présentes avec un appareil permettant de donner aux faisceaux interférents des différences de marche supérieures à i4""'. L'appareil décrit dans une Communication récente (') sera employé pour séparer les composantes des raies doubles 6 et 7. Le spectroscope interférentiel de MM. Perot et Fabry (^) permettrait d'arriver au même résultat. »
PHYSIQUE DU GLOBE. — Sur la valeur absolue des cléments magnétiques au i" Janvier 1898. Note de M. Th. Moureaux, présentée par M. Mascart.
» Parc Sainl-Maur. — L'enregistrement des variations des éléments magnétiques n'a subi aucune modification au cours de l'année 1897; les courbes diurnes sont dépouillées pour chaque heure, et les repères sont fréquemment vérifiés par des mesures absolues.
» L'état magnétique n'avant pas paru suffisamment calme dans les derniers jours de décembre, les valeurs des divers éléments au i^"' janvier 1898 sont déduites de la moyenne de toutes les valeurs horaires du 28 décembre 1897 et du 4 janvier 1898, rapportées à des mesures absolues faites à ces deux dates. La variation séculaire résulte de la comparaison entre les valeurs actuelles et celles qui ont été données pour le i" janvier 1897 (°).
Valeurs absolues Varialion
au séculaire
I" janvier 1898 (•). en 1897.
Déclinaison i4°56',o — 5', 5
Inclinaison 64°38',9 — ]',9
(') IIamy, Comptes rendus, second semestre 1897, p. 1092.
(■') Perot et Fabky, Comptes rendus, i"' semestre 1898, p. 34.
(^) Comptes rendus, t. CXXIV, p. 77; 1897.
(') Nous inli'ocluisons ici, pour la première fois, dans le calcul de la composante
Valeurs absolues Variation
au séculaire
I" janvier 1898. en 1897.
Composante horizontale 0,19660 -i-o,ooo34
Composante verticale 0,^2125 -l-o,oooi3
Force totale o , 46487 -!-o , 00027
» L'observatoire du Parc Saint-Maur est situé par o°9'23''de longitude est de Paris, et 48°48'34' de latitude nord.
» Perpignan. — Les observations magnétiques sont faites à Perpignan avec des instruments semblables à ceux du Parc Saint-Maur, et d'après les mêmes méthodes. Les courbes, relevées et réduites sous la direction de M. le D"' Fines, sont également dépouillées heure par heure. Les valeurs au i" janvier 1898 résultent de la moyenne des valeurs horaires du 28 décembre 1897 et du 4 janvier 1898, contrôlées par des mesures absolues faites par M. Cœurdevache les 27, 29 et 3o décembre.
Valeurs absolues Variation
au séculaire
I" janvier iSgSC). en 1897.
Déclinaison \Z°!\q',\ — ^' ,1
Inclinaison 60° 3', i — 2', i
Composante horizontale 0,22362 -i- o,ooo34
Composante verticale o,388i2 -l-o,oooo3
Force totale o, 44793 -+-0,00020
» L'observatoire de Perpignan est situé par o°32'45' de longitude est, et 42°42'8'' de latitude nord.
• » iVice. — Les instruments magnétiques de l'observatoire de Nice sont identiques à ceux du Parc Saint-Maur et de Perpignan. Les valeurs des éléments au i'"^ janvier 1898 résultent du dépouillement horaire des courbes de variations relevées pendant les journées du 3i décembre 1897
horizontale, la correction — 0,00020 due à l'induction par la Terre et, de plus, une correction instrumentale de — o,ooo47- D'après cela, toutes les valeurs relatives à l'intensité publiées antérieurement doivent subir les corrections ci-après ; composante horizontale, — 0,00067; composante verticale, — o,ooi44; force totale, — 0,00169.
(') La valeur de la composante horizontale a subi une correction de — 0,00022 due à l'induction par la Terre, et une correction instrumentale de — 0,00066. Les corrections suivantes doivent être appliquées aux^ valeurs de l'intensité publiées antérieurement : composante horizontale, — 0,00088; composante verticale, — o,ooi53; force totale, — 0,00177.
et flu i"' janvier 1898, et des mesures absolues faites par M. Auvergnon les 27, 29 et 3 T décembre :
Valeurs absolues Variation
au ' ■ séculaire
i" janvier 1898. en 1897.
Déclinaison i2°io',3 — 5', i
Inclinaison 6o°i4',3 — 2', 2
Composante horizonlale o, 22882 -+-0,00628
Composanle verticale 0,89054 — 0,00010
Force totale 0,44988 -+-0,00006
» L'observatoire de Nice est situé. par 4°57'48" de longitude est, et 44°43'i7" de latitude nord. »
PHYSIQUE. — Contribution à l'étude des fours électriques. Note de MM. Giîï et Lelel'x, présentée par m. Mascart.
(( D'après M. Elondel ('), l'arc électrique peut être assimilé à une résistance ordinaire, sur la i^ature de laquelle ses expériences ne jettent aucun jour. Nous nous sommes efforcés d'établir la nature de cette résistance, en étudiant l'arc dans des milieux divers; nous présentons les déductions suggérées par ces expériences, non comme des faits définitivement acquis, mais comme des hypothèses vraisemblables.
)) La chute de potentiel caractéristique d'un arc jaillissant au sein d'un milieu donné est due simplement à la résistance de la masse gazeuse interposée entre les électrodes et résultant de la vaporisation des électrodes ou des matières soumises à l'action de l'arc.
» Considérons comme un conducteur ordinaire le cylindre gazeux qui réunit les électrodes.
» Soient /et * sa longueur et sa section (supposée égale à celle des électrodes); p sa résistivité et c sa chaleur spécifique par unité de volume :
y> L'énergie transformée en chaleur dans l'unité de temps est RP, la quantité de chaleur correspondante
)> Si l'enceinte était limitée par des parois formant écran calorifique
(') Comptes rendus. 19 juillet 1897.
( 23; ) parfait ( échauffement adiabatique), on aurait :
!(!)> = cto, . = ;(!)'£.
» La température de Varc croîtrait comme le carré de la densité du courant et le rapport de la résistivité à la chaleur spécifique par unité de volume de l'atmosphère de l'arc (ces deux dernières quantités elles-mêmes variables avec /).
» Les conditions d'un échaulTement adiabatique sont irréalisables, mais on peut s'en rapprocher en faisant jaillir l'arc dans un milieu de conductibilité calorifique extrêmement faible, par exemple dans le mélange j)ulvérulent qui sert à la fabrication du carbure de calcium.
)t Dans un tel miilieu, immobile par rapport aux électrodes, l'arc creuse autour de lui une poche présentant à son pôle supérieur un petit cratère, par lequel s'échappent de l'oxyde de carbone et des vapeurs de chaux, de calcium, et de carbone.
n Le volume de cette cavité augmente jusqu'à une certaine limite, puis un état slationnaire s'établit, pour lequel les volatilisations et les actions chimiques avant cessé, les quantités de chaleur dégagées par l'arc sont équilibrées par les émissions vers les milieux environnants.
» Après refroidissement, on observe que les parois de la poche sont stratifiées en couches concentriques se succédant comme suit de l'intérieur à l'extérieur :
» 1° Une couche de graphite brillant, à texture caverneuse et d'aspect bouillonné ;
» 2" Une couche de carbure de calcium cristallisé ;
» 3° La matière initiale inaltérée.
» On en déduit que la température interne a été assez élevée pour que la tension de dissociation des vapeurs de calcium et de carbone s'oppose à la combinaison des deux corps, laquelle n'a pu se produire qu'au delà de la surface de niveau limitant la région des températures inférieures à celle de dissociation.
» Si l'on ne voulait admettre la dissociation du carbure de calcium, on pourrait expliquer l'existence de la couche de graphite par ce fait que la température très élevée de l'enceinte aurait provoqué une volatilisation s{ rapide de la chaux qu'une partie de celle-ci eût échappé à la réduction et à la carburation subséquentes en laissant un excès de carbone comme résidu. Il nous semble probable que les deux phénomènes sont simultanés. C. R., 1898, I" Semestre. (T. CXXVI, N» 3.) 3l
( --38 ) » La tension de l'arc varie avec la nature de son atmosphère. Dans le mélange pour carbure de calcium, la température stationnaire étant atteinte, nous avons obtenu des arcs à la tension de i8 à 20 volts, pour un
écartement de 10"" environ [s = loo'^'i, [ = 1000, - = 10). Dans les mêmes
conditions, au sein d'un mélange de charbon et d'oxyde de manganèse, il se produit des vapeurs abondantes de manganèse métallique et la tension des arcs peut descendre jusqu'à 10 volts, la poche formée étant notablement plus volumineuse. Cette dernière observation concorde avec l'accroissement de t avec -•
)) Si l'on reprend la première expérience et si, l'état stationnaire étant atteint, on introduit, par le cratère d'évacuation des gaz, du carbure de calcium granulé, il fond rapidement et disparaît même si la densité du courant est assez élevée. Les gaz qui se dégagent ne produisent pas d'acétylène. Il semble donc que le carbure introduit a été dissocié et non simplement vaporisé.
» On retrouve dans la poche un dépôt de coke, véritable squelette de l'être chimique qui a cessé d'exister. Si l'on repousse l'hypothèse de la dissociation du carbure, il faut admettre que le dépôt graphitique préexistait et que le carbure introduit a simplement filtré après fusion à travers la couche poreuse du carbone.
» Si la dissociation intervient, il semble que la température à laquelle elle se produit est inférieure à celle de volatilisation du carbone et que le carbure de calcium ne peut être vaporisé à l'état combiné dans les conditions expérimentées. »
PHYSIQUE. — Nouvelle méthode pour la mesure de Vintensité des champs magnéliques. Note de jNL E. Bouty, présentée par M. Lippmann.
« Le phénomène auquel j'ai recours est l'induction réciproque de l'action électromagnétique employée par M. Lippmann dans son galvanomètre à mercure. Un liquide conducteur, qui pourra être simplement de l'eau de rivière, s'écoule normalement aux lignes de force du champ à mesurer. On détermine, à l'aide de l'électromètre capillaire, la force électromotrice constante induite entre la face supérieure et la face inférieure de la veine. Connaissant le débit, on en déduira l'intensité du cham p .
» Supposons, pour simplifier, la vitesse v d'écoulement uniforme sur
( 239 ) toute la section d'une veine rectangulaire d'épaisseur e dans le sens des lignes de force, de hauteur /dans la direction normale à la fois aux lignes de force et à la vitesse d'écoulement. La force électromotrice induite est constante et a pour valeur
(i) E = Hc/.
» Le débit est
(2) D = re/; on tire de là
(3) H=lî.
Telle est la formule très simple que l'on aura à appliquer.
)) D'après la formule (i) la force électromotrice induite est indépendante de la nature du liquide conducteur. J'ai employé d'abord des solutions de sulfate de cuivre, saturées ou très étendues, s'écoulant par un ajutage ou cuvette rectangulaire en ébonite; deux électrodes de cuivre, de o™,oi de long et de largeur égale à l'épaisseur e de la cuvette, arasent exactement, à l'intérieur, la face supérieure et la face inférieure de la veine. On constate que la force électromotrice mesurée est parfaitement indépendante de la concentration, si bien que, sans rien changer à la disposition de l'expérience, j'ai pu substituer au sulfate de cuivre l'eau des conduites de la ville : la facilité des mesures est demeurée la même. La polarisation des électrodes n'introduit aucune perturbation.
» L'usage de l'eau comme liquide conducteur permet d'employer de grandes vitesses d'écoulement et d'accroître pour ainsi dire indéfiniment la sensibilité de la méthode (' ). J'ai fait varier la vitesse de o", 5o à 17" par seconde, vérifié la proportionnalité rigoureuse de la force électromotrice à la vitesse, prévue par la formule (i), et rais en évidence des champs constants de l'ordre de grandeur de o,5 C.G.S. Rien ne paraît s'opposer à ce que l'on aille encore plus loin.
» Si l'on veut se borner à des mesures relatives, il sera inutile de déterminer l'épaisseur de la cuvette et le débit, supposé constant. On pourra
(') Elle n'est guère limitée pratiquement que par le débit maximum dont on dispose.
( 24o ) même donner à la cuvette une forme quelconque. La seule précaution nécessaire est Visolement rigoureux des électrodes.
» Pour faire des mesures absolues, on devra d'abord se procurer une cuvette étalon d'épaisseur e assez grande pour que la vitesse v puisse être considérée comme très sensiblement uniforme, ainsi que nous l'avons supposé.
» Les électrodes de cuivre, de largeur égale à l'épaisseur e de la cuvette, devront être assez éloignées du tuyau d'amenée (') pour que le régime d'écoulement soit bien uniformisé. Enfin, il faut introduire un facteur de correction, d'ailleurs assez voisin de l'unité, pour tenir compte de la diminution de vitesse au voisinage immédiat des parois latérales. Pour des cuvettes de i"™ à 6""" d'épaisseur, j'ai trouvé qu'il suffit de substituer, dans la formule (3), à l'épaisseur e mesurée, une épaisseur fictive e l o°"°,i3.
» La proportionnalité des forces électromotrices, mesurées avec diverses cuvettes, se maintenant rigoureuse quand on fait varier arbitrairement le champ et la vitesse, il suffit de déterminer, par comparaison avec la cuvette étalon, l'épaisseur fictive à attribuer à une cuvette quelconque, que rien n'empêche de prendre très mince. Celle-ci pourra servir désormais d'étalon secondaire.
» Pour des applications où la sensibilité de la méthode électrométrique paraîtrait exagérée, on pourra employer une grande capacité, par exemple deux ou trois microfarads, la charger à l'aide de la force électromotrice induite et la décharger sur un bon galvanomètre balistique. Des champs de 5o C. G. S., par exemple, pourraient encore être mis en évidence assez aisément.
» J'ai déjà employé ma méthode à l'étude de la courbe de saturation et du magnétisme rémanent d'éleclro-aimants. Je me propose d'en faire diverses autres applications. »
ÉLECTRICITÉ. — Sur l'ampèremètre thermique à mercure. Note de M. Ca. Camiciiel, présentée par M. VioUe.
« J'ai montré, l'année dernière (Comptes rendus du 5 et du 12 juillet 1897), que la méthode calorimétrique peul servir à déterminer les inten-
(') 5"° au moins pour iiae cuvelle de 5'""" d'épaisseur.
( 24i ) sites des courants et j'ai décrit un ampèremètre à mercure dont les indications sont constantes ou du moins ne subissent que des variations analogues à celles d'un thermomètre à mercure, faciles, par conséquent, à éliminer par l'emploi de verres durs.
» J'ai riionneur de présenter aujourd'hui à l'Académie un nouveau modèle de mon ampèremètre thermique, destiné à la mesure des courants compris entre i à 2 ampères, avec une approximation du 200^. Cet appareil se distingue du premier par sa sensibilité plus grande et son mode de construction qui le rend plus portatif. Le courant à mesurer pénètre dans le mercure par des fds de fer ou de platine, plongeant dans deux godets contenant du mercure pur et sec, et communiquant à leur partie inférieure par un tube de verre mince et étroit ayant une section faible, par exemple un cinquième de millimètre carré. Tout autour de ce tube mince se trouve le réservoir thermométrique qui a la forme annulaire. Le courant traversant la mince colonne de mercure, la chaleur produite est communiquée au mercure du réservoir ihermométrique et accusée par une élévation de température de G degrés, dans une minute.
» Dans cet appareil, l'élévation de température 6 est reliée à l'intensité i du courant par la relation
(1) h = Ki^
si le refroidissement et la variation de résistance de l'appareil sont négligeables. Ces deux influences ne sont pas négligeables, mais dans l'appareil que j'ai étudié elles se compensent rigoureusement pour les intensités à mesurer. D'ailleurs, la disposition de l'appareil atténue beaucoup le refroidissement, qui est très considérable dans le premier modèle, pour lequel la formule (t) doit être remplacée par une formule plus compliquée
0 = — a ^ bi -\- ci'-
» La nouvelle disposition est donc plus à l'abri des influences extérieures que la première.
» Voici quelques constantes de l'appareil :
» Le tube intérieur traversé par le courant a une forme ondulée que M. A. Hémot a adoptée pour augmenter la sensibilité de l'instrument et l'élasticité du tube (afin d'éviter les ruptures qui pourraient se produire avec la forme rectiligne). La résistance du mercure entre les godets est i"'"°,34.
» Pendant la durée d'une expérience (une minute) cette résistance varie de o°'"°,o4 environ pour les intensités les plus grandes que l'appareil doit mesurer normalement.
On rend facilement cette variation de résistance négligeable en mettant en série avec l'ampèremètre des résistances convenables, par exemple 8 ohms, ne chauffant pas pendant une minute sous l'influence de i à 2 ampères. La tige du thermomètre porte des divisions en millimètres, le degré centigrade vaut a"", 4- Les godets ont i*^™ de diamètre, 3°™ de hauteur, la distance de leurs axes est 7"^™. La hauteur de l'appareil est ly*^". Cet appareil peut être placé dans un écrin ayant comme dimensions en centimètres 2 X 12 X 20; il est donc très portatif. Dans toutes les expériences la mesure du temps est faite à dessein avec une bonne montre à secondes, pour montrer que la méthode ne nécessite pas d'appareils chronométriques spéciaux.
» Les indications de l'appareil sont très constantes et ne dépendent pas des conditions extérieures.
» Enfin, la courbe de graduation qui a toute la régularité désirable est une parabole
i étant exprimé en ampères et 6 en millimètres de la tige.
» Je donnerai, ailleurs, une description complète de l'instrument et des expériences qui ont été faites; je me contente d'indiquer quelques nombres :
6 observé.
i observé.
/calculé.
Différence.
amp I ,900
amp 1,890
— 0 , Oo4
-+- 0 , oo4
Valeurs relatives de la différence.
» J'indiquerai, dans une prochaine Noie, les divers usages de cet appareil, et son emploi avec une résistance de i ohm pour constituer un volt étalon thermique ('). »
(') Je tiens à remercier M. Hémot, qui a très habilement construit mon appareil et l'a réussi du premier coup, et mon préparateur, M. L. David, ingénieur civil^ qui m'a aidé dans mes expériences.
Ce travail a été fait à l'Institut de Physique industrielle de l'Université de Lille.
PHYSIQUE. — Décharge par les rayons de Rôntgen. Effet secondaire. Note de M. Jeax Perrin, présentée par M. J. VioUe.
« J'ai montré que les ravons de Rôntgen peuvent, sans les rencontrer, décharger des corps électrisés situés dans un gaz au rej)os, et j'ai trouvé quelques lois simples relatives à ce phénomène (' ).
» J'ai aussi fait quelques recherches, beaucoup moins étendues, dans le cas plus complexe où les rayons rencontrent les corps chargés. J'ai en particulier constaté que, pour l'air à la pression atmosphérique, il existe une couche mince adhérente aux régions atteintes, oîi l'ionisation devient beaucoup plus intense qu'elle ne serait sous la seule influence des rayons incidents. En première approximation, le rôle du métal frappé ne semblait pas s'étendre au delà de celte couche, dont l'épaisseur, pour les métaux étudiés, ne pouvait être supérieure à 2""°,
» D'autre part, M. Sagnac a montré que les rayons secondaires, émis à partir des points où les ravons de Rôntgen rencontrent des obstacles matériels, sont électriquement actifs sur un parcours de plusieurs centimètres (-).
» La contradiction n'est qu'apparente et disparait si l'on tient compte de l'ordre de grandeur des phénomènes. Je préciserai en résumant de nouvelles expériences que j'ai faites avec un condensateur plan.
» Un pinceau de ravons de Rôntgen, perpendiculaire à ce condensateur, y pénètre au travers d'une feuille d'aluminium battu, entourée d'un anneau de garde, qui forme la première armature. Puis il vient s'écraser contre la deuxième armature, faite d'une lame épaisse en zinc ou en plomb et fixée à une vis micrométrique permettant de faire varier à volonté l'épaisseur du condensateur. Une méthode de zéro, analogue à celles que j'ai déjà décrites, permet de voir si l'effet secondaire dû au métal varie lorsque cette épaisseur varie.
» Pour le zinc, j'ai vérifié que l'effet secondaire croît d'environ -Jj quand l'épaisseur croît de i"" à 10™". D'une manière plus précise, l'épaisseur étant de 10°"", 100 unités d'électricité neutre seront ionisées par eflet gaz direct en même temps que do unités seront ionisées par effet secondaire dans la couche de i™™ attenant au zinc et que 5 unités seront ionisées par effet secondaire dans les neuf autres millimètres. Dans le cas du plomb, la variation d'effet secondaire est moins rapide encore.
(') Éclairage électrique, 20 juin 1897; Comptes rendus, 10 août, et Thèse de doctorat.
(') Comptes rendus, 3 janvier 1898.
)) En résumé, les résultats expérimentaux que j'avais indiqués subsistent, mais l'hypothèse provisoire d'un phénomène absolument superficiel perd de sa vraisemblance. Au contraire, on rendra compte de tous les phénomènes en admettant qu'une grande part des rayons secondaires étudiés par M. Sagnac, très fortement absorbés par les premières couches d'air qu'ils rencontrent, y produisent une ionisation énergique suivant des lois analogues à celles que j'ai trouvées pour les rayons directs ( ' ). »
ÉLECTRICITÉ. — Sur la résistance électrique du silicium cristallisé. Note de M. Fkrnand Le Roy, présentée par M. Troost.
« Le chauffage par l'électricité est obtenu jusqu'à ce jour par l'introduction de résistances métalliques, qui, intercalées dans un circuit, sont portées par le passage du courant à une température plus ou moins élevée.
» Par suite de la grande conductibilité des métaux, ces résistances devaient être de très petit diamètre et de très grande longueur.
M II m'a semblé qu'il y aurait intérêt à remplacer les métaux ou alliages employés par d'autres corps ou composés, présentant les propriétés suivantes :
» 1° Très faible conductibilité, de façon à ce que l'on puisse construire des résistances d'assez grande section et de faible longueur pour en rendre l'usage plus commode et pratique;
» 2" Chaleur spécifique élevée et grand pouvoir émissif.
» De tous les corps simples ou composés que j'ai successivement étudiés, le silicium cristallisé ou graphitoïde, obtenu pour la première fois par H. Sainte-Claire Deville, m'a semblé devoir donner les meilleurs résultats. C'est ce que j'ai vérifié au laboratoire de M. Troost, à la Sorbonne. J'y ai préparé de très grandes quantités de sihcium cristallisé (-) et j'y ai mesuré les résistances que présentait ce corps dans des conditions très différentes.
)) Je n'ai pu encore déterminer rigoureusement quel pourrait être le coefficient de résistance spécifique du silicium. Néanmoins, il résulte de mes expériences, poursuivies depuis près de trois ans, que ce coefficient varie dans de très grandes proportions avec les trois facteurs : pulvérisation.
(') Fait au laboratoire de Physique de l'École Normale supérieure. (-) Le procédé de préparation était celui indiqué par Wœhler et complété par M. Vigoureux ( Thèse, Faculté des Sciences de Paris, 1896).
compression, cuisson. En ce qui concerne les deux premiers facteurs, les recherches de M. Branlv sur la résistance des poudres donnent à cet égard toutes indications.
» Quoi qu'il en soit, il est facile d'obtenir des bâtons de silicium aggloméré pur ayant 40"™'' de section, une longueur de lo"^™ et présentant une résistance totale de 20 à 200 ohms suivant que l'on fait varier dans des proportions déterminées l'un ou l'autre des trois facteurs précédents.
» Si uous cherchons à comparer quelles seraient les résistances de trois bâtons ayant tous 4o™"i de section et ic^™ de long et de composition diflerente, l'un en silicium, l'autre en charbon à lumière, l'autre en maillechort, nous trouvons :
Silicium.... » 200 ohms soit 200000000 de microhms
Charbon.... c ^ o'''"°'^"',oo6 o,i5 » iSoooo »
Maillechort. c = o°''°"^'",oooo34 o,ooo8.5 » 85o »
» Il s'ensuit que, pour cet exemple donné, le coefficient de résistivité du silicium cristallisé serait i333 fois plus fort que celui du charbon à lumière, 230294 fois plus fort que celui du maillechort.
» En reprenant au point de vue électrique le problème sous une autre face, il s'ensuit que, pour construire avec les trois matières précédentes une résistance identique de 200 ohms, il faudrait donner à chacune les dimensions suivantes :
moiq mm rm un
Silicium .... » S ;=: 40
Charbon.... f/=i,95 S= o,o3 Maillechort.. (/ =18,62 S r:= 0,00-854
)) Dans ce Tableau, nous avons comparé les résistances à froid des divers corps emplovés. Mais la résistance à chaud varie avec la nature même de ces corps et avec les températtires auxquels ils sont portés.
M Pour les métaux, par exemple, nous voyons que la résistance augmente avec la température d'après la formule empirique de Matlhiessen
» Pour les cravons en charbon nous n'avons aucune donnée certaine, nous croyons toutefois que pour un filament de lampe incandescente porté à une température de 1800° la résistance à chaud est d'environ o,5o à 0,60 moindre de ce qu'elle était à froid.
» De nos expériences il résulte que la résistance du silicium à chaud décroît ainsi que celle du charbon.
