A VOLUME ÉGAL

SUBSTANCES. à 0° et à 0,76 de pression. { oo

Par rapport Par rapport à l’eau. à l'oxygène.

Oxygène... —- 0,1823

Deutoxyde d'azote —- 0,0498 Acide azoteux (*).. -f 0,0374 NTSC HER . - —- 0,0383 Chlore, PEUT ee : — 0,0046 Ammoniaque, UE dissolution — 0,0020 | Acide sulfureux , : 0,0005 Ë 1!

Cyanogène, î | Gaz oléfiant, d'après la condensation

Acide carbonique, par le charbon de bois.

Protoxyde d’azole,

(*) Le nombre relatif à l'acide azoteux est calculé d'après M. Plucker, qui a donné pour ce gaz un magnétisme spécifique qui est les À de celui du deutoxyde d'azote. Quant à ce dernier gaz, il a trouvé par rapport à l'oxygène 0,46, nombre supérieur | à 27,3, qui se déduit des expériences citées dans l'ouvrage. |

On voit d’après ces recherches que la puissance magnétique de l'oxygène est telle que 4 mètre cube de ce gaz, pris à 76 centimètres de pression, et supposé condensé de manière à avoir la même densité que le fer, agirait sur une aiguille aimantée comme un petit cube de fer du poids de 5"%",6, 1 mètre cube d’air, pris à la même pression, a une action représentée par 12 centigrammes de fer, l'effet de l'azote étant trop faible pour changer cette valeur d’une manière sensible,

Si l’on réfléchit que la terre est environnée d’une masse d’air équivalente au poids d’une couche de mercure de 76 centimètres de hauteur, il est aisé de comprendre qu'une pareille masse, soumise à des variations continuelles de température et de pression, doit intervenir dans quelques-uns des phénomènes magnétiques dépendant du magnétisme terrestre, En calculant en effet quelle est la puissance magnétique de cette masse fluide, on trouve qu’elle équivaut à une immense lame de fer, d’une épaisseur d’un peu plus de 5 de millimètre, et qui couvrirait la surface totale du globe.

En voyant le magnétisme agir si puissamment sur les gaz, on pourrait croire que le volume de l’oxygène, par exemple, peut changer; mais aucune observation n’a pu indiquer des effets de ce genre, et tous les effets se bornent aux phénomènes d'attraction dont nous avons parlé. M. Matteucci a indiqué une autre méthode qui permet de montrer l’action du magnétisme sur l'oxygène, l'air, etc.; elle consiste à placer entre les pôles d’un fort électroaimant un tube horizontal rempli d’un liquide tel que l'alcool, et à introduire dans ce tube une bulle d'oxygène, de façon qu’elle se trouve entre les pôles au milieu de la ligne polaire. Au moment où l'aimant agit, la bulle paraît se contracter. En ajoutant du chlorure de fer à alcool , c’est-à-dire en rendant le liquide du tube magnétique, au lieu de le laisser diamagnétique , on voit les effets diminuer, puis pour une certaine concentration de la dissolution, les variations de forme ont lieu en sens inverse, Ces effets proviennent de ce que la bulle , formée d’urie substance magnétique, est environnée d’un liquide agissant dans un sens ou dans un autre pour la comprimer, et cela d’après les principes relatifs aux milieux environnants dont on a parlé page 52.

Influence de la température des corps sur le magnétisme spéci- Jique. Les changements de température, comme on Pa vu page 45, exercent une grande influence sur les propriétés des métaux magnétiques proprements dits ; il en est de même sur les autres corps qui

sont influencés à un moindre degré par les aimants. D’abord sur l’oxyde de fer aimanté, l'effet est analogue à celui que Pon a indiqué pour le fer, mais cette substance perd son magnétisme, ou du moins la faculté d’être vivement attirée par un aimant, au-dessous du rouge, c’est-à-dire au-dessous de la température à laquelle le fer ne possède plus la faculté d’influencer l'aiguille aimantée. :

On à vu que lorsque le fer, le nickel et le cobalt ont été chauffés à un degré convenable, différent pour chaque corps, ils sont insensibles à l’action d’aimants ordinaires; mais dans cet état ils conservent encore la faculté d’être influencés par des électro-aimants puissants, et se conduisent alors comme des corps attirables aux aimants, quoiqu'à un moindre degré, ou comme le platine, le verre, etc. (Faraday). M. Matteucci a même trouvé qu’un globule de fer en fusion porté à l’extrémité d’une petite aiguille de chaux caustique était encore attiré par un électro-aimant, quoiqu’avec une action très-faible.

En augmentant la température de l’oxygène, on le rend moins magnétique ; mais comme le gaz se dilate, et que l’action est proportionnelle à la densité du gaz, il faut tenir compte de l'effet dû au changement de densité. En faisant cette correction, on n’a pas trouvé, d’après les procédés employés, entre 10 et 60° quela diminution du magnétisme spécifique füt appréciable, puisqu'à densité égale elle n’a pas varié de quelques millièmes de sa valeur (E. Becquerel). R

L’élévation de la température diminue non-seulement les propriétés magnétiques des métaux, mais encore diminue également l'intensité avec laquelle les corps diamagnétiques sont repoussés par les pôles des aimants. Ainsi le bismuth fondu perd en grande partie, si ce n’est en presque totalité, son pouvoir d’être repoussé par les aimants. D’après M. Matteucci, le bismuth ne perd pas cette faculté tout à coup, mais bien graduellement ,'à mesure qu’on le chauffe jusqu’à son point de fusion. Cette diminution ne se fait pas de la même manière dans les différents corps ; car il paraît que le mercure entre 0 et 300, le phosphore, l'acide stéarique et le soufre conservent à peu près la même puissance jusqu’à leur point de fusion. |

D’après cela, l'influence de la chaleur est donc telle que les actions attractives et répulsives exercées de la part d’un centre d’aimantation sur différents corps tendent à diminuer à mesure qu’elle est portée à un plus haut degré, mais dans une proportion différente,

suivant la nature de ces corps. Du reste, nous avons montré, pages 27 et suivantes, que les actions moléculaires, comme la température, pouvaient modifier beaucoup les propriétés du fer lui-même, et nous allons indiquer les changements que la nature et la structure apportent au développement des actions magnétiques.

Influence de la nature des corps sur le magnétisme spécifique. Les propriétés magnétiques des corps dépendant de leur nature et de leur arrangement moléculaire, les exemples que nous allons donner vont montrer que les effets sont très-compliqués, et que jusqu'ici il n’a pas été possible de lier entre eux les divers phénomènes.

M. Sturgeon , en opérant avec des aimants ordinaires, a trouvé qu'un alliage d'argent pur et de cuivre, dans lequel ce dernier métal entre pour £, est plus magnétique que les objets d'argent essayés (mais dans ce cas a-t-il évité des traces de fer, car on sait maintenant que largent est diamagnétique ?). D’après le même physicien, il y a des corps qui neutralisent l’action magnétique des métaux plus fortement que d’autres; tels sont l’antimoine, le zinc, l'étain, le plomb, etc. Un alliage à parties égales de fer et de zinc est presque insensible à l’action des aimants.

Les combinaisons des métaux magnétiques proprement dits, c’est-à-dire du fer, du nickel et du cobalt, sont en général magnétiques, et l’on peut voir, page 44, plusieurs déterminations indiquant la puissance de quelques-unes. d’entre elles. Elles donnent un pouvoir magnétique moindre que celles du fer ou du métal qui s’y trouve contenu. Mais ce ne sont pas les seules combinaisons qui soient magnétiques, et il y a même des cas où un composé ferrugineux peut être repoussé par les aimants ; c’est ce qui arrive à l'égard du cyanure jaune de fer: quand il est privé d’eau de cristallisation, il est diamagnétique, et cependant il renferme près 12 p. 100 de fer.

Si Von examine les combinaisons des métaux diamagnétiques, et entre autres de deux des métaux qui présentent les plus faibles actions, le cuivre et l'argent (voir page 57), on trouve les résultats suivants : le bioxyde de cuivre, le peroxyde d'argent et Pacide antimonique sont magnétiques , tandis que le protoxyde de cuivre, l’oxyde d’argent et l'acide antimonieux sont repoussés par les aimants (Matteucci). Ainsi, dans ce cas, la composition a une influence marquée. On pourrait penser d'après cela que l'effet magnétique des peroxydes est dû à laccumulation de l'oxygène dans là combinaison ; mais, si l’on examine le chlorure de cuivre, on trouve

qu'il constitue un corps attirable à aimant, quoique ses éléments, le chlore et le cuivre, soient tous deux des substances diamagnétiques.

Nous pourrions multiplier ces exemples, mais ils suffisent pour montrer qu’il n’y a pas, quant à présent, aucune règle certaine touchant Pinfluence de la composition sur le magnétisme spécifique ; il serait à désirer que le sujet pût être étudié de nouveau.

Nous indiquerons, en terminant, quelques considérations sur la nature des métaux magnétiques.

M. Delarive a fait observer à ce sujet, comme on l’avait déjà remarqué depuis longtemps, que les corps magnétiques sont ceux qui, sous le même volume, renferment le plus grand nombre d’atomes chimiques, et les corps diamagnétiques ceux qui en renferment le moins. On appelle volume atomique le rapport de # densité à léquivalent chimique. Pour les métaux on a :

POIDS POIDS CORPS MAGNÉTIQUES. du volume || CORPS DIAMAGNÉTIQUES. | du volume atomique. atomique.

Î u FÉPR emmener | CUITE ES nee Ee 230 NICRÉPAEM PRES Eee { 230 TINC EE ET en eet ee 170 Gohaltérenes ee } Or, argent......:..110. 150 Manganèse , chrome, ti-} Antlimoine, plomb... ... 85 tane, cérium, palla- { 170 BISMULD- 2 ---esssce 74 dium, platine, osmium. ,

Deux métaux font exception à cette règle, ce sont le cuivre et le zinc dont les poids des volumes atomiques se rapprochent de ceux des métaux magnétiques ; maïs ces métaux sont sur la limite, pour ainsi dire, puisqu'ils sont très-faiblement repoussés, et que du reste les combinaisons du cuivre avec l’oxygène et le chlore sont magnétiques.

On doit également remarquer qu’en général les métaux qui sont magnétiques sont moins bons conducteurs de l'électricité, et les métaux diamagnétiques sont meilleurs conducteurs.

Influence de la structure sur le magnétisme spécifique. Cristaux. Les substances cristallisées, de même que les solides, les liquides et les gaz , obéissent à l'action des aimants puissants, et leur masse est attirée ou repoussée, suivant les qualités spéciales de chaque substance. En général, les cristaux naturels, colorés et ferrugineux (tourmaline , etc.) sont magnétiques; les substances, comme la chaux carbonatée, le quartz, etc., sont diamagnétiques et sont repoussées. Mais la position des cristaux par rapport aux pôles de

l'aimant peut faire varier l’intensité de la force, et il en résulte qu’une substance cristallisée suspendue entre les pôles d’un aimant prend une position qui dépend non-seulement de sa forme extérieure, comme cela a lieu dans les corps amorphes, mais encore de la position des axes de cristallisation. Supposons, par exemple, qu'on taille en cube un morceau de spath d'Islande , et que ce cube puisse être suspendu librement par son centre de gravité entre les pôles d’un aimant. Ce cube ne se placera pas d’une manière quelconque par rapport à la ligne des pôles, et il prendra une position telle que l’axe de double réfraction sera perpendiculaire à la ligne des pôles; c’est ce qu’on exprime en disant que l’axe du cristal prendri une direction équatoriale.

On ne peut pas opérer ainsi, car on prend habituellement des substances cristallisées taillées suivant la forme de léchantillon que l’on soumet à l'expérience ; il est nécessaire alors, en les suspendant à un fil de cocon entre les pôles d’un électro-aimant semblable à celui de la figure 170, de placer les pôles assez loin pour que l'action dépendante de la forme de la substance et de la manière dont est taillé le barreau ne vienne pas détruire l'effet produit par la différence de structure.

Nous rapporterons à ce propos l’action magnétique exercée dans deux directions différentes sur un même cristal de spath d'Islande, et montrant l'influence de la position de lPaxe du cristal par rapport à la ligne des pôles. On a placé dans l'appareil représenté fig. 170 deux cristaux parallélipipédiques de spath d'Islande taillés de façon que l’axe soit perpendiculaire à la longueur, et que la longueur du barreau ab fit un angle de 20 à 25° avec la ligne des pôles de l’électro-aimant ; en mettant successivement l’axe de chaque cristal horizontal ou vertical, on a eu pour le magnétisme spécifique :

Magnétisme spécifique.

ANONOIIZONEA IE ee ne nice AE . —1 {re exp. ... — 1,61 : 4er barreau.

Axe vertical... UE 9€ exp..... — 1,68 | 9 barreau. .,...... s.... — 1,69

Ces résultats doivent être légèrement modifiés par suite de Pinclinaison de la longueur du barreau sur la direction de la ligne des pôles, l’angle formé étant de 20 à 25°. En admettant ce nombre, on voit que l’on peut dire qu’en présentant un aimant à un cube de spath d'Islande taillé de façon qu’une de ses arêtes soit parallèle à

son grand axe, la répulsion exercée est moins grande quand l’axe | prolongé passe par le pôle de l’aimant, et le rapport des effets pro- | duits dans cette position, et quand l’axe est perpendiculaire, est à peu près de 3 à 5 (E. Becquerel). | En opérant avec la tourmaline, le spath d'Islande, le béryl, la | dioptase, on trouve que l’axe de double réfraction se met en géné- | ral équatorialement avec l’axe des pôles (Plucker). Avec des cristaux de bismuth, d’antimoine, d’arsenic, substances diamagnétiques en masse, le grand axe se met dans la direction de la ligne des pôles (Faraday). Î Il n’y à pas de règle qui permette d'indiquer la position que doit | prendre un cristal quelconque suspendu entre les pôles d'un aimant | par rapport à la forme du cristal. M. Plucker avait cru pouvoir dé- | duire de ses expériences : 4° que dans un cristal à un axe optique, la direction de cet axe était celle de la ligne des pôles, ou équatoriale à celle-ci, suivant que le cristal était positif ou négatif; 2° que dans les cristaux à deux axes, c’était la ligne moyenne qui était | } À | î | :

À | | Î | Î ui Ê

tantôt dirigée dans la ligne des pôles, tantôt à angle droit.

Mais depuis on a reconnu un grand nombre d’exceptions à ces conelusions. Aïnsi un cristal de spath calcaire et un cristal de carbonatede fer, tous deux de même forme, le premier étant diamagnétique et le second magnétique, présentent cet effet, que le spath calcaire a son axe dirigé équatorialement, et le carbonate de fer dans la direction de l'axe polaire. Le sulfate de magnésie et le sulfate de zinc ont la même forme cristalline, et sont diamagnétiques ; leur axe est dirigé équatorialement ; le sulfate de nickel, qui a la même forme qu'eux, a son axe dirigé suivant la ligne des pôles de Vaimant. On pourrait citer encore d’autres exemples. (Tyndall et Knoclauch.) Ainsi, il n’y a aucune loi générale réglant la position du cristal entre les pôles , la composition chimique comme la forme cristalline exerçant une influence sur cette direction.

MM. Tyndall et Knoblauch, en étudiant ces phénomènes, ont expliqué ces effets en admettant que par le fait de leur structure les cristaux présentent certaines directions suivant lesquelles l’ac- | tion magnétique est plus énergique que suivant d’autres, par cela À même que les particules sont plus où moins rapprochées dans ces | directions.

Afin d'imiter artificiellement ce qui se passe dans ces conditions, | on découpe dans une feuille de papier à lémeri plusieurs bandes de | papier de 3 centimètres de longueur et de 7 à 8 millimètres de lar- ! |

geur ; on les superpose en les faisant adhérer au moyen de gomme, de manière à former un parallélipipède qui représente un cristal magnétique dans lequel les plans de clivage sont parallèles à l’axe. Ce parallélipipède entre les pôles des aimants prend la direction de la ligne des pôles. Toutefois, si l’on forme un second parallélipipède également de 3 centimètres de longueur, mais par la superposition de bandes carrées du même papier de 7 à 8 millimètres de côté, on a le modèle d’un cristal magnétique dont les plans de clivage sont perpendiculaires à la longueur; entre les pôles de Paimant, il se dirige équatorialement à la ligne des pôles. Les couches sont dans les deux cas verticales: dans le premier, elles sont parallèles à la plus grande longueur; dans le second , elles lui sont perpendiculaires.

En plaçant à la surface du papier de la poudre de bismuth au lieu de poudre d’émeri, et construisant également deux parallélipipèdes, on forme deux systèmes qui se placent, Pun dans la direction de l’axe d’aimantation, l’autre perpendiculairement, et cela dans des conditions opposées à celles que présente l’émeri.

Si l’on forme une pâte avec des poudres de diverses substances et de la gomme, et que l’on façonne cette pâte en barreaux, en ayant soin de la comprimer dans une direction déterminée, on trouve que la compression influe également sur la disposition que possède les barreaux à se placer dans la ligne des pôles ou perpendiculairement à cette ligne. Avec le carbonate de fer en poudre, substance magnétique, la ligne de plus grande compression prend la direction axiale; avec la poudre de bismuth, substance diamagnétique, l'effet est inverse.

Ainsi l’on peut considérer les effets que présentent les substances cristallisées comme rentrant dans les effets généraux observés avec les corps amorphes , mais modifiés par le groupement particulier ou la compression des molécules. Ils dépendent done probablement de la différence d’élasticité de léther dans les diverses directions, comme la-propagation de la lumière en dépend. |

Considérations théoriques. Avant de terminer ce chapitre, il est nécessaire d'examiner comment on peut expliquer les actions diamagnétiques. Est-il nécessaire d'admettre , comme on l’a proposé, deux genres d’actions exercées de la part des aimants sur les corps: action magnétique produisant sur certains d’entre eux les effets d'attraction et de répulsion analogues à ceux qui s’exercent sur le fer, le nickel et le cobalt, à l'intensité près; action diamagnétique

tout à fait différente et s’exerçant sur tous les corps; cette seconde force serait, par exemple, du genre de attraction moléculaire ?

Il semble qu’il est possible de lier entre eux ces différents phénomènes sans qu'il soit besoin d'admettre deux genres d'actions différentes, et que l’on peut expliquer le diamagnétisme à l’aide de considérations fort simples : on a démontré, en effet, que l’action exercée sur une substance plongée dans un milieu est la différence des actions exercées sur cette substance et sur ce milieu. Si l’on admet donc les deux conclusions suivantes :

1° Tous les corps s’aimantent momentanément sous l'influence d’un aimant, comme le fer doux lui-même, mais à un degré plus ou moins marqué, suivant leur nature ;

2 Une substance plongée dans un milieu est attirée par un centre magnétique, avec la différence des actions exercées sur cette substance et sur le milieu déplacé;

Si l'on adopte, en outre, l'hypothèse que les actions magnétiques qui se développent dans les corps ne sont dues qu'à la présence d’un milieu éthéré qui les pénètre, il est facile de se rendre compte de tous les effets du diamagnétisme, en supposant que le milieu éthéré est plus ou moins influencé dans les différents corps, et qu'une enceinte vide (c’est-à-dire vide d’air, telle que le vide de nos machines pneumatiques) renferme encore ce milieu éthéré dans un étattel, qu'il se comporte comme plus magnétique que les substances repoussées par les aimants dans cette enceinte. Alors, s’il en est ainsi, la force qui attire ces substances étant moindre que l’action exercée sur le milieu déplacé, ces corps doivent fuir les pôles des aimants , de même qu’un ballon plein de gaz s'élève dans l’air, non pas parce qu’il est repoussé par la terre , mais parce qu'il est moins pesant que le volume d'air déplacé par lui, et que celui-ci, par sa réaction, le force à s'éloigner de la surface du globe.

On a présenté contre cette manière de voir une objection à laquelle il est facile de répondre : lorsque la répulsion a lieu entre un aimant et le bismuth, par exemple, si le bismuth s’aimante par influence, 1l doit présenter en face de l’aimant un pôle de nom contraire au pôle le plus rapproché. On devrait par conséquent avoir des traces de polarité dans les substances diamagnétiques soumises à l’influence des aimants. Or, jusqu'ici les expériences les plus délicates entreprises à ce sujet n’ont montré aucune trace de polarité ni temporaire ni permanente dans le bismuth, soit polarité con-

traire à celle des pôles magnétiques actifs, soit polarité semblable. MM. Poggendorf, Reich, Weber, etc., d’après leurs recherches , avaient été conduits à conclure que dans le bismuth il se produisait des pôles de même nom que ceux qui étaient dans les aimants en regard; mais, d’un autre côté, ainsi qu'on le verra dans le XI livre, on a cherché à démontrer que ces effets pouvaient être expliqués par des actions d’induction. Du reste , cette polarité est précisément celle que l’on devrait observer, si elle était appréciable, car, dans l'hypothèse précédente, le corps soumis à l’action de l’aimant reste toujours environné du milieu éthéré soumis lui-même à lPaction polaire; de sorte que l'effet de réaction produit par le milieu domine. toujours l’action exercée par la substance diamagnétique; ainsi, quoique le pôle développé par influence dans le bismuth soit de nom contraire à celui de l’aimant, l’effet d’une polarité semblable dans les couches du milieu environnant est de donner lieu à une action extérieure qui semble produite par un pôle de même nom que celui de lPaimant.

Nous devons faire remarquer qu’une considération en faveur de la polarité diamagnétique, est celle qui résulte des effets auxquels nous avons été conduit, et cité page 58 : du moment que Paction varie entre certaines limites comme le carré de l'intensité magnétique, il est certain que le corps ne joue pas un rôle purement passif, et qu’il donne lieu à une polarité analogue à celle qui se développe dans le fer doux.

Une objection que l’on peut présenter contre cette explication des effets diamagnétiques , c’est que l’on est forcé d’admettre une pression exercée de la part de léther sur les corps pour produire

les mouvements observés, idée qui n’a pas encore été introduite

jusqu'ici dans les explications des phénomènes physiques, mais qui n’est pas invraisemblable,

M. Delarive a cherché à expliquer les phénomènes diamagnétiques par une action d’induction moléculaire qui se passerait dans les molécules mèmes des corps, tandis que l’induction ordinaire et dont il sera question dans le livre XI° donnerait lieu à des courants électriques dans Pintérieur du métal conducteur, avec cette différence que celle-ci est instantanée, tandis que la première durerait autant que la cause inductrice. Mais cette explication revient à admettre deux espèces de forces, ou du moins deux genres d’action, ainsi qu'on l'avait fait avant; seulement M. Delarive spécifie la nature de la force diamagnétique;, en la rapprochant de la cause de la

force magnétique, rapportée par Ampère à des courants électriques.

On a proposé également d’autres théories plus ou moins ingénieuses pour expliquer les phénomènes diamagnétiques, mais le but principalement expérimental de cet ouvrage ne nous permet pas de les exposer ici; nous n'avons indiqué la première hypothèse que comme servant à lier tous les résultats connus d’une manière plus simple qu’on-ne Fa fait jusqu'ici, et sans préjuger la cause première des phénomènes magnétiques (E. Becquerel).