POUVOIRS ABSORBANT ET ÈMISSIF

II. Détermination des pouvoirs absorbants relatifs. — 1° Expériences de Leslie. — Il déterminait les pouvoirs absorbants relatifs à l'aide de l'appareil déjà employé pour les pouvoirs réflecteurs (iîg\ 790). Il supprimait la plaque a et plaçait la boule du thermomètre différentiel au foyer même du réflecteur Cette boule était successivement recouverte de noir de fumée, de vernis, de feuilles d'or, d'argent, de cuivre, etc. Le thermomètre montait, sous l'influence de la source M, à des températures d'autant plus élevées que l'enduit de la boule absorbait plus de chaleur.

Leslie a constaté ainsi que le pouvoir absorbant d'un corps est d'autant plus grand que son pouvoir réflecteur est plus faible.

2° Expériences de Melloni. — Melloni a déterminé les pouvoirs absorbants par rapport au noir de fumée, au moyen de son thermomultiplicateur. Il fixait devant la pile des plaques de cuivre minces : la face qui regardait la pile était recouverte de noir de fumée, tandis que la face exposée à la source de chaleur (cube à 100°) était recouverte de la substance à étudier. La chaleur incidente était différemment absorbée, suivant la nature de l'enduit, et les plaques de cuivre rayonnaient inégalement vers la pile ; le galvanomètre marquait alors des déviations différentes, d'où Ton déduisait les pouvoirs absorbants. En représentant par 100 le pouvoir absorbant du noir de fumée, Melloni a trouvé les pouvoirs absorbants relatifs ci-après :

Noir de fumée 100

Blanc de céruse 1(1!)

Colle de poisson 91

Encre de Chine 85

Gomme laque 72

3Iétaux .......... 15

III. Pouvoirs absorbants absolus. — Toutes ces expériences prouvent que le pouvoir absorbant d'un corps varie toujours en sens inverse de son pouvoir réflecteur, c'est-à-dire que plus un corps réfléchit la chaleur, moins il l'absorbe, et réciproquement. Mais les deux pouvoirs ne sont pas complémentaires, c'est-à-dire que la somme des quantités de chaleur réfléchie et absorbée ne représente pas la totalité de la chaleur incidente : elle est toujour moindre. Cela tient à ce que la chaleur incidente se divise réellement en trois portions : 1° l'une qui est absorbée et échauffe le corps; 2° une autre qui est réfléchie régulièrement, c'est-à-dire suivant les lois démontrées précédemment (787); 5e une troisième qui est réfléchie irrégulièrement. (791). De plus, pour un certain nombre de corps, il y a à considérer une quatrième portion qui les traverse sans les échauffer (799).

Représentons par l'unité l'intensité du faisceau calorifique incident, par a le pouvoir absorbant absolu d'un corps, par r son pouvoir réflecteur absolu, par d son pouvoir diffusif absolu (791) ; on a évidemment pour les corps qui ne se laissent pas traverser par la chaleur, a-i-r -hd = l [1].

Pour les métaux polis, dont le pouvoir diffusif est très faible, l'égalité cidessus se réduit à a = 1 — r [2],

Pour les substances comme les métaux mats, le papier, dont le pouvoir réfléchissant est très petit, elle devient a = 1 — d [o].

Enfin, quand le pouvoir réfléchissant et le pouvoir diffusif sont en même temps négligeables, on a sensiblement a = 1 ; c'est ce qui a lieu pour le noii de fumée.

795. Pouvoir émissif. — I. Définitions. — Le pouvoir émissif des corps est leur propriété d'émettre, à température et à surface égales, des quantités de chaleur plus ou moins grandes. On ne considère que les pouvoirs émissifs relatifs : on appelle pouvoir émissif relatif d'une substance le rapport qui existe entre la quantité de chaleur qu'elle émet dans certaines conditions de température, de surface et de milieu, à la quantité de chaleur qu'émettrait, dans les mêmes conditions, une autre substance prise pour type de comparaison.

La substance-type, universellement adoptée, est le noir de fumée.

II. Détermination des pouvoirs émissifs. — 1° Expériences de Leslie. — C'est toujours avec le même appareil que Leslie a déterminé le pouvoir émissif des corps. La boule du thermomètre différentiel était placée au foyer même du réflecteur, et les faces du cube M étaient formées de métaux différents ou recouvertes de diverses substances, noir de fumée, papier, etc. Le cube étant plein d'eau à 100°, et les autres conditions restant les mêmes, Leslie tournait successivement vers le réflecteur chaque face du cube, et notait les températures stationnaires du thermomètre. Pour la face recouverte de noir de fumée, la température s'élevait plus que pour les autres, et c'étaient les faces métalliques qui donnaient les plus faibles températures. En appliquant ici la loi de Newton, il calculait aisément les pouvoirs émissifs des différentes substances relatifs au noir de fumée. En représentant par 100 celui du noir de fumée. Leslie a formé le tableau suivant :

Noir de fumée 100 I Colle de poisson 80

Céruse 100

Papier 98

Cire à cacheter 95

Verre blanc ordinaire. . . . 90

Encre de Chine . 88

Plomb terne 45

Mercure 20

Plomb décapé 19

Fer poli 15

Étain, or, argent, cuivre. . . 12

Remarque. — Il est à remarquer dans ce tableau que Vordre des corps est précisément Vinverse de celui du tableau des pouvoirs réflecteurs.

2° Expériences de Melloni. — Melloni a déterminé les pouvoirs émissifs en prenant également pour source de chaleur un cube plein d'eau à 100° : Tune des faces était recouverte de noir de fumée, et les autres cle différentes substances. 11 dirigeait successivement sur la pile les rayons émis par ces différentes faces (fig. 791) et notait les déviations correspondantes du galvanomètre. De la comparaison de ces nombres il a déduit les pouvoirs émissifs suivant :

Noir de fumée 100

Blanc de céruse 100

Colle de poisson. ..... 91

Encre de Chine 85

Gomme laque 72

Surfaces métalliques 12

3° Expériences de Desains. — Paul Desains, qui a repris ces

»OUVOIRS ABSORBANT EU ÉMISSIF.

expériences en se servant du thermomultiplicateur, a trouvé les nombres suivants pour les métaux, le pouvoir du noir de fumée étant représenté par 100.

Platine laminé 10,80

— bruni 9,50

Argent mat déposé chimiquement. 5,36

Cuivre en lames 4,95

Or en feuilles 4,28

Argent vierge laminé. . . . 3,00

— pur bruni 2,50

— déposé chimique-

ment et bruni . . 2,25

On voit, d'après ce dernier tableau, que les nombres trouvés par Leslie et par Melloni pour les métaux paraissent être trop grands.

796. Comparaison des pouvoirs absorbants et des pouvoirs émissifs.

— 1° Loi de Leslie. — Leslie avait conclu de ses expériences que le pouvoir émissif d'un corps, relatif au noir de fumée, est toujours égal à son pouvoir absorbant relatif, c'est-à-dire que, si une substance émet 2 fois, 3 fois plus de chaleur que le noir de fumée, elle en absorbe aussi 2 fois, 3 fois davantage.

2° Expériences de Kirchhoff. — Cette loi a été longtemps admise comme générale; mais Kirchhoff a trouvé que les pouvoirs émissif et absorbant d'une même substance ne varient pas dans le même rapport quand la température s'élève ou quand la source de chaleur change. La loi de Leslie parait donc soumise aux deux restrictions suivantes :

1° Lorsqu'on compare le pouvoir émissif d'un corps à son pouvoir absorbant la température doit être sensiblement la même.

2° La chaleur absorbée et la chaleur émise doivent être de même nature (toutes deux obscures ou toutes deux lumineuses).

3° Expérience de Ritchie. — La loi de Leslie se vérifie (avec ces restrictions;

par l'expérience suivante, due à Ritchie.

L'appareil n'est autre chose qu'un thermomètre différentiel, on les deux boules de verre sont remplacées par deux réservoirs cylindriques B et C de métal, et pleins d'air (fig. 792). Entre eux se trouve un troisième réservoir A, plus grand, de même forme, qu'on peut remplir d'eau chaude par une tubulure; de plus, A est mobile et peut être rapproché plus ou moins de B ou de C. Enfin, les bases de ces trois cylindres, qui sont en regard, sont alternativement recouvertes d'un plaqué d'argent et de noir de fumée, de manière que les deux faces en présence soient l'une argentée et l'autre noircie. Par suite, la lace argentée de A rayonne vers la face noire de B, et la face noire de A vers la face argentée de C. Le réservoir A étant rempli d'eau chaude, on remarque que, lorsqu'il est placé à égale distance de B et de C, la colonne liquide reste stationnaire et à la même hauteur dans les deux branches, ce qui prouve que les réservoirs B et D absorbent la même quantité de chaleur.

Or, si l'on représente par a et e les pouvoirs absorbant et émissif absolus du noir de fumée, par a' et e' ceux de l'argent. la quantité de chaleur absorbée par B,

étant en même temps proportionnelle à a et à e\ peut être représentée par

le produit axe'; de même la chaleur absorbée par C est représentée par

a' x e. On peut donc poser

axe' = a' x

Fig. 702.

d'où

égalité qui exprime d'une manière générale que Us pouvoirs absorbants absolus sont proportionnels aux pouvoirs émissifs absolus.

Si l'on prend le pouvoir absorbant du noir de fumée pour unité des pouvoirs absorbants, et son pouvoir émissif pour unité des pouvoirs émissifs, c'est-àdire si l'on pose a = 1, e = 1, la première égalité ci-dessus donne a' = e' : ce qui fait voir que, dans ce cas, les pouvoirs absorbant et émissif relatifs sont égaux. Il est à remarquer que les deux conditions restrictives de la loi de Leslie sont satisfaites dans l'expérience de Ritchie.

7(,»7. Circonstances qui modifient les pouvoirs réflecteur, absorbant et émissif. — Les pouvoirs émissif et absorbant étant proportionnels, toute cause qui modifie l'un modifie nécessairement l'autre dans le même sens. Quant au pouvoir réllecteur, il varie en sens inverse des deux autres, et toute cause qui augmente ceux-ci le diminue, et réciproquement.

On a vu que ces différents pouvoirs varient d'une substance à une autre: que ce sont les métaux qui ont le plus grand pouvoir réflecteur, et le noir de fumée qui a le plus faible. Mais, pour un même corps, ces pouvoirs sont encore modifiés par le degré de poli, par la densité, par l'épaisseur de la substance rayonnante ou réfléchissante, par l'état physique de cette substance, par l'obliquité des