TRAITÉ DE PH^SIQUE

Admettons donc les lois physiques de la chaleur, et occuponsnous de la transmission de la chaleur raj onnante a travers les corps.

Les corps peuvent être divisés en deux classes, relativement à la propriété qu'ils possèdent de transmettre les rayons calorifiques ou de les arrêter. La première renferme les corps diathermanes, ainsi dénommés, parce qu'ils livrent passage à la chaleur rayonnante, comme les corps transparents laissent passer la lumière ; la deuxième, les corps athermanes, ou qui sont privés de cette faculté, à un degré plus ou moins marqué. Bien que la chaleur rayonnante jouisse de propriétés analogues à celles de la lumière, tous les corps transparents ne sont pas également diathermanes, de même que tous les corps opaques ne sont pas également athermanes.

Poiu' mesurer la quantité de rayons calorifiques qui traversent une substance, il faut recevoir ces rayons sur la boule d'un thermomètre, sur celie d'un thermoscope, ou, ce qui est préférable, sur l'une des faces d'une pile thermo-électrique^ en relation avec un multiplicateur, et dont la surface est recouverte d'une couche de noir de fumée, pour augmenter le pouvoir absorbant. Ce dernier appareil, en raison de son instantanéité d'action et de sa sensibilité, est le plus convenable pour ce genre de recherches. Dclaroche est le premier qui ait mis hors de doute la transparence de certains corps pour la chaleur. Les faits observés par lui ont été confirmés et considérablement étendus par M. Melloni, dont les beaux travaux constituent aujourd'hui une des parties importantes de la physique.

Nous allons donner ia description détaillée de tous les appareils de M. Melloni , pour étudier les propriétés physiques de la chaleur rayonnante , même la réflexion, la réfraction et la polarisation , afin que l'on puisse saisir à la première vue leur usage et le mode d'opération. La planche XII contient tous ces appareils.

Figure i. Appareil complet pour observer les effets de la chaleur rayonnante , à travers des lames ou écrans de diverses substances. TT, table en bois avec quatre vis à caler, sur laquelle est fixée une barre BB, sur laquelle on fait glisser les pieds ^J p' p" p'" /?" p" if'\

p, sert à supporter une himpe d'Argant L;/)' est un cylindre creux dans lequel glisse avec frottement une tige en cuivre, à l'extrémité de laquelle se trouve un écran E que l'on tourne dans la direction où l'on veut empêcher le rayonnement calorifique de la lampe, et pour garantir en particulier de son action le galvanomètre G; p" , support de l'écran E' qui peut s'abaisser d'un côté ou de l'autre par une charnière ; p"\ support de l'écran E", percé à son centre d'une

ouverture dor.toii diminue !e diamètre au moyen d'un diaphragme D mobile autour d'un axe adapté et fixé à l'écran E"; ]}"-, pied qui soutient la tablette sur laquelle sont posés les objets soumis à l'expérience ; p'', support de la pile thermo-électrique P, en rapport avec le galvanomètre G ; p^\ support de l'écran E'", mobile autour d'une charnière , et destiné à empêcher le rayonnement des objets extérieurs sur la face de la pile en regard ; C , compas magnétique destiné à augmenter la sensibilité du galvanomètre.

Fig. 2. Appareil pour la réflexion et la réfraction de la chaleur rayonnante. Les pieds j) p' p" p'" remplissent le même usage que dans l'appareil précédent. La lampe L est une lampe à alcool , dans la flamme de laquelle se trouve une spirale de platine fixée à une petite tige t ; le pied p" supporte une tablette sur laquelle est placée la lame mm sur laquelle doit se refléchir la chaleur que l'on reçoit sur l'une des faces de la pile P, dont le pied p' est mobile sur la règle R'R'. Dans les expériences de réfraction , on remplace la tablette ^i- par la tablette s's\ fig. 3, sur laquelle se trouve le prisme dans lequel la chaleur rayonnante est transmise.

Fig. 4. Appareil pour la polarisation de la chaleur ; les pieds pi p' p'^ p" p^ ont une destination déjà indiquée dans la fig. l'"'', si ce n'est que le pied p" remplit le même office que le pied p^ de la fig. 1'*^. Le pied^j" supporte un écran percé à son centre d'une large ouverture circulaire, en avant de laquelle se trouve un cadre mobile aulour d'un axe horizontal, et dans lequel on place une lame épaisse de mica, qui peut être ainsi inclinée de toutes les manières possibles , relativement au rayon incident.

Fig. 5. Autre appareil pour la polarisation. Dans cet appareil , la disposition du cadre adapté à l'écran du pied p'" , diffère de la précédente en ce que le cadre qui porte la pile de mica est incliné sur l'écran et est mobile autour d'un axe perpendiculaire à ce dernier. Le pied p^ supporte un écran semblablement disposé, si ce n'est que le cadre est incliné en sens inverse; de sorte qu'en faisant tourner l'un d'eux, l'angle des deux plans des piles de mica varie depuis zéro jusqu'à un angle maximum.

Fig. (i. Lampe servant à échauffer un cube plein ou creux , dont les surfaces latérales ne sont pas dans le même état.

Fig. 7. Appareil destiné à étudier la chaleur diffuse qui tombe sur les corps, chaleur provenant d'une enveloppe métallique échauffée par la lampe , et reçue après avoir traversé des écrans dans un réflecteur conique.

On savait que lorsqu'on place devant un thermomètre trèssensible , sur la même ligne , deux écrans de verre de même épaisseur, le second fait éprouver à la chaleur qui se présente pour le traverser, une perte proportionnellement moindre que le premier. L'effet thermométrique produit par la chaleur rayonnante qui a traversé un écran diaphane, croît avec la température de la source, dans un rapport plus grand que cette température elle-même.

Les sources de chaleur, à température constante, dont ]\L Melloni a fait usage, sont fournies par la flamme de deux lampes, l'une dite de Locatelli L (fig. t), l'autre L à alcool (tig. 2). Cette dernière donne deux sources différentes , au moyen d'une spirale en platine et d'une plaque de cuivre noircie, supportées par des tiges soudées que l'on fait entrer latéralement dans le support S. De cette manière la spirale enveloppe la flamme, et la plaque la couvre à la paitie antérieure seulement. Dans le premier cas, on a, une source incandescente sans flamme; dans le second, on a une source de chaleur obscure, dont la température moyenne est d'environ 400° centigrades.

Les substances diathermanes ou athermanes remplissant les fonctions d'écrans , sont des morceaux ou des lames de ces substances , polies sur les deux grandes faces parallèles, et qui ont un peu plus de largeur que l'ouverture de l'écran E" (fig. 1). On les place sur la tablette horizontale S, et devant l'ouverture o , en les y assujettissant convenablement.

On fait usage d'écrans E, E', E", formés de lames métalliques parallèles, parfaitement polies , portant à leur partie supérieure un bouton en ivoire, et à la partie inférieure unecharnière, au moyen de laquelle on les abaisse dans un plan vertical , perpendiculaire à celui qui passe par la barre BB. L'un d'eux E' sert à intercepter ou à établir la communication calorifique entre la source et la face antérieure de la pile ; l'autre E'" est principalement destiné à abriter la seconde face de la pile des rayonnements extérieurs, lorsque son tube est ouvert. Indiquons de quelle manière fonctionne l'appareil (fig. 1). Supposons que le corps placé sur le support S soit enlevé, et que l'on abaisse l'écran E'; les rayons calorifiques, émanés de la source de chaleur, passeront par l'ouverture o, traverseront la lame et tomberont sur la face antérieure de la pile; l'aiguille aimantée du multiplicateur sera aussitôt déviée de sa position d'équilibre, et décrira un angle d'un certain nombre de degrés, puis rétrogradera de quelques degrés, et se

mettra à osciller, après quoi elle prendra une position tixe d'équilibre, tant que la soiu'ce de chaleur ne changera pas. Au moyen de la table des intensités [Traifé de V électricité , t. III, p. 432 et suivantes) , on connaît le rapport entre les déviations et les intensités du courant et par suite les températures, c'est-a-dire les quantités de chaleur acquises par la face de la pile , et par conséquent celles transmises pai' la substance mise sur le support S.

Si Ton place successiveinent devant l'ouverture o, trois plaques bien transparentes, d'une épaisseur de trois à quatre millimètres, Tune d'alun, l'autre de sei gemme, et la troisième de verre ou de cristal de roche, lorsque la communication calorifique est établie, l'aiguille qui se trouvait par exemple à 30°, tombe à 3 ou 4°, pendant que les rayons traversent l'alun ; elle marche encore vers sa position primitive, et s'arrête à 28° dans le cas du sel gemme; elle retombe à 15 ou 16 degrés, par l'interposition du verre ou du cristal de roche. Ces trois résultats nous montrent immédiatement que des plaques de diverses substances, également diaphanes et également épaisses, ne sont pas capables de transmettre la même quantité de chalciu- rayonnante.

Si l'on substitue h l'alun un morceau de cristal de roche enfumé à faces parallèles, d'une épaisseur beaucoup plus grande, l'index quittera sa position fixe de 3 à 4°, et se portera à 14 ou 15°. Il résulte de la que de deux corps également diaphanes , il peut arriver que le plus épais et le moins transparent transmette la plus grande quantité de rayons calorifiques. Ces faits, et d'autres que nous pourrions citer encore, montrent donc que la transparence d( s corps, pour la chaleur rayonnante , est différente de la transparence proprement dite.

Si l'on forme, par exemple, deux couples juxtaposés, l'un avec un verre vert, imperméable aux rayons rouges, et la plaque d'alun; l'autre avec un verre noir, parfaitenicnt opaque, et la plaque de sel gemme, on trouve, en les plaçant successivement devant l'ouverture 0 , que le premier couple ne donne aucune transniission sensible, tandis que le second produit une déviation de 7 ou 8"; il existe donc des combinaisons de deux milieux, qui laissent passer une quantité notable de rayons lumineux , et interceptent sensiblement tous les rayons calorifiques, tandis (pie d'autres agissent précisément en sens contraire. On voit par là que certains corps sont diathermanes, quoique parfaitement o|)a(iues; que les verres verts de l'espèce que nous venons d'indiquer ne sont pas athermanes par eux-mêmes,

mais le deviennent, accouplés à l'alun, qui est faiblement diathcrmane.

J,es couleurs proprement dites ne paraissent avoir aucune action élective sur les rayons de chaleur ; elles agissent seulement sur la transmission du calorique rayonnant, comme le font les matières brunes sur la transmission de la lumière.

M. Melloni a montré que la quantité de chaleur rayonnante qui traverse une plaque diaphane, est d'autant plus grande que sa surface est plus polie. Voici comment ce fait a été mis en évidence. Il a placé successivement devant l'ouverture du diaphragme des plaques en verre de même épaisseur 8""",3712 , mais dont la surface antérieure était ou polie ou usée avec du sable, de l'émeri ou autre substance. 11 a trouvé que la quantité de chaleur rayonnée à travers une plaque diaphane est d'autant plus grande que sa surface est plus polie, et que les pertes vont en diminuant à mesure que l'épaisseur augmente d'une quantité constante. On obtient des résultats semblables en opérant avec de l'huile de colza , renfermée dans une auge terminée par des lames de verre parallèles, variables depuis 2'"'" jusqu'à 81'"'"; on a reconnu que les déviations de plus en plus petites indiquées par le multiplicateur, correspondaient à des intensités telles, que les pertes de chaleur diminuaient à mesure que l'épaisseur augmentait; c'est-à-dire, que lorsque la chaleur rayonnante a traversé une lame de verre, elle en traverse une autre semblable avec une perte bien moindre , comme l'avait déjà observé Delaroche. Ce fait a été vérifié non - seulement sur le verre, mais encore avec différents liquides.

La nature du corps diaphane exerce une très-grande influence su r la quantité de chaleur transmise; aussi en représentant par 100 la quantité de rayons qui tombent sur la surface incidente, on a pour les rayons transmis, en prenant pour source de chaleur la lampe d'Argant :