DEUXIÈME PÉRIODE

Faits postérieurs à l'hypothèse de la couche double de Helmholtz.

14. En 1892 paraît le remarquable Mémoire de Lenard (?) qui a fait attribuer à ce physicien la découverte du phénomène de l’électrisation de l’air au voisinage des chutes d’eau.

Lenard constate d’abord, au cours d’un voyage dans les Alpes, l’activité électrique des cascades et des ruisseaux tumultueux en terrain découvert. Il retrouve la même électrisation anormale de l’air au voisinage des cataractes encaissées dans des gorges étroites’, d’où il tire cette conclusion importante que le champ terrestre est sans influence sur la production du phénomène étudié.

À Heidelberg, il explore le champ électrique dans une salle de bains où une douche tombe dans une baignoire; il emploie comme collecteur une lampe à pétrole (fumeuse), puis une bougie (non fumeuse); l’électroscope indique un champ très grand. Remplaçant la pomme de la douche par un ajutage conique, Lenard ne perçoit l’électrisation négative de l’air que si le jet heurte un écran de fer.

À Bonn, les mêmes expériences ne donnent pas d’effet mesurable avec l’électroscope d’Exner, mais donnent

() Ezsrer und Geirez, Wien. Ber., t. XCIX, 1890. — Exner’s Rep, 1891, p. 410.

(?) Philipp Learn, Ueber die Electricitat der Wasserfälle (Wied. Ann. der Phys. und Chem., band XLVI, 1892, p. 584).

des résultats avec l’électroscope de Hankel. Lenard fait alors cette hypothèse, justifiée plus tard, que l’eau de Heidelberg et l’eau de Bonn sont inégalement actives parce qu’elles ne présentent pas le même degré de pureté.

Il poursuit ses recherches au labora‘oire de l’Institut de Physique, avec des jets d’eau verticaux, sous pression, protégés le plus souvent des influences électriques extérieures par des treillis métalliques. Les résultats de ces expériences peuvent être classés comme il suit :

a. Une cascade d’eau pure charge d'électricité négative l'air ambiant, à la condition que l’obstacle contre lequel s'écrase le jet soit complètement mouillé; l’eau et les gouttelettes prennent des charges positives.

b. L’intensité de l’électrisation de l’air est fonction de la grosseur des gouttes en lesquelles se résout le jet d’eau; du débit du jet; de la hauteur de liquide accumulée sur l'obstacle; de l'intensité du bouillonnement au pied de la chute.

c. Les charges positives portées par l’eau sont d'autant plus grandes que l’eau est plus pure.

L’ammoniaque et la potasse atténuent les effets donnés par l’eau pure.

L’addition à l’eau de quantités croissantes de chlorure de sodium diminue, annule, puis renverse les phénomènes d’électrisation; la solution qui donne à l'air sa charge positive maxima renferme 6,5 pour 100 de Na CL

Des solutions d’acide sulfurique, de sel de Glauber, inversent les effets donnés par l’eau pure.

Deux échantillons d’alcool donnent des résultats de signes contraires; l’éther, l'huile minérale, le sulfure de carbone agissent comme l’eau, mais plus faiblement; le benzol et la térébenthine agissent en sens contraire de l’eau, le premier faiblement, la térébenthine très fortement.

Le mercure est 14 fois plus actif que l’eau.

d. Dans l’hydrogène et dans le gaz d'éclairage, les effets d’électrisation sont plus faibles que dans Pair.

e. La présence de poussières dans l'air ne participe en rien à la production des phénomènes d’électrisation; toutefois ces poussières permettent à l'air de retenir plus longtemps la charge que lui a donnée la cascade (?).

{. La simple division d’un filet d’eau par un obstacle et la simple chute de ce filet dans l’air sont aussi inefficaces l’une que l’autre comme moyens d’électrisation; il n'apparaît de charges électriques que s’il y a pulvérisation du jet par sa rencontre avec un obstacle plat (?).

Ces résultats permettent d’expliquer l’inversion du champ terrestre par la pluie et l’électrisation permanente du globe pas l'agitation tempêtueuse des mers.

Lenard coordonne les faits observés par une théorie qui fait intervenir les couches doubles de Helmholtz et la durée nécessaire à l’établissement de l'équilibre électrique au contact d’un liquide et d’un gaz (*). L’air, chassé entre la goutte qui tombe et l'obstacle qu’elle heurte, emporte, en partie, celle des faces de la couche double qui n’est pas située dans le liquide; la séparation des charges de signes contraires est possible à la faveur de la perturbation produite dans l’équilibre électrique de l’obstacle pendant l'immersion de la goutte.

La quantité d’électricité hbérée par goutte est accessible à l’expérience; d’où la densité superficielle de la couche double; d’où, en admettant que l'épaisseur de cette couche est de l’ordre du millionième de millimètre (‘), la valeur de la différence de potentiel au contact. Le calcul de Lenard indique, pour le contact air-eau, 2,4.1076 volt.

(4) Loc. cit., $ 11.

(?) Loc. cit., $ 36.

(3) Pascnen, Wied. Ann., t. XLI, 1890, p. 8o1.

(*) D de millimètre d’après Lord Kelvin, en

d'après Lippmann (J. d. Phys., 2€ série, t. II, 1883, p. 113).

15. Elster et Geitel (*) observent plusieurs cascades souterraines et constatent que, comme les cascades aériennes, elles chargent l’air négativement.

16. L'étude de certains phénomènes présentés par la décharge électrique dans les tubes à vide ayant amené J.-J. Thomson à penser que le moment, et même le signe, de la couche double de Helmholtz pouvait dépendre de la nature du milieu gazeux, ce physicien poursuit les recherches de Lenard, expliquées par ces couches doubles, en prenant comme variable principale la nature chimique du milieu gazeux au sein duquel se produit la cascade (?).

a. Influence du milieu gazeux. — Dans une atmosphère de vapeur d’eau, l’écrasement de gouttes d’eau n’engendre pas d’électricité. Le chlore ne se charge pas par une cascade d’eau chlorée. Le gaz carbonique ne se distingue pas très notablement de l’air. La charge d’hydrogène, relativement à celle de l’air, est inversée par l’eau, les solutions aqueuses de rosaniline, fluorescéine, phénol et acide pyrogallique, et par l'alcool absolu; elle est diminuée par une solution aqueuse d’éosine; accrue par une solution aqueuse de violet de méthyle, et par des solutions alcooliques de violet de méthyle et de phénol.

b. Solutions aqueuses et air. — En portant en abscisses les concentrations, croissantes dans la direction Ox; en ordonnées suivant Oy les charges positives, suivant Oy/ les charges négatives, les résultats fournis par les solutions aqueuses sont représentés par les graphiques (x), (8), (y). Les courbes à se rapportent au phénol, à l’éosine et à la fluorescéine; les courbes $, à l’iodure et au permanganate de potassium, au trioxyde de chrome, au

(!) Ersrer und Gerrez, Wied. Ann., t. XLVII, 1893, p. 496-497. (2) J.-J. Tromsox, Phil. Mag., avril 1894; Les décharges électriques dans les gaz, traduction L. Barbillion. Paris, 1900.

peroxyde d'hydrogène, à l'acide sulfurique, à la rosaniline et au violet de méthyle; les courbes y, au chlorure de zine

isa:

et aux acides chlorhydrique, iodhydrique, oxalique, tartrique, formique.

L’acide acétique donne, par rapport à l’eau : modérément dilué, un effet inverse; faiblement dilué, un effet de même signe.

Lorsqu'une solution est inactive, elle reste inactive par l’addition de substances qui rendent l’eau très active.

ce. Solutions non aqueuses. — La rosaniline, le violet de méthyle, la fluorescéine, l’éosine, le phénol, en solution alcoolique, donnent des effets incomparablement moindres qu’en solution aqueuse.

J.-J. Thomson est conduit à admettre que la position des feuillets de la couche double et leur densité électrique sont réglés par la combinaison chimique, incomplète et inachevée, de structure atomique variable, qui constitue la zone de transition du milieu liquide au milieu gazeux.

17. En 1894, Lord Kelvin montre que l’air, en barbotant dans l’eau, se charge négativement. M. Maclean et À. Galt (!), font l'étude de ce phénomène et constatent des faits analogues à ceux que donnent les cascades.

(1) Lord Kezvin, M. Maczean et À. Gazr, Electrisation de l'air et d'autres gaz par leur passage à travers l’eau et d'autres liquides (Proc. Roy. Soc. London, t. LVII, p. 335).

18. Holgrem (!) découvre en même temps que Lord Kelvin l’électrisation par barbotage (?).

Il s'efforce de démontrer que la simple déformation d’une surface liquide suflit pour libérer des charges électriques dans le gaz en contact avec elle. Cette conclusion importante permettrait d'expliquer la charge permanente de la Terre par la seule propagation de la houle à la surface des mers.