VERRES COLORES

Epaisseur commune .

Violet foncé

Rouge pourpre. . . .

Bleu clair

Jaune foncé

Jaune doré

Vert minéral

Bleu très-foncé . . . .

is tiansini;

Des plaques de spath d'Islande et de cristal de roche enfumé, ayant de 86 à lOO'"'"- d'épaisseur, laissent passer plus de la moitié de la chaleur incidente, tandis qu'une plaque d'alun d'une épaisseur de 1 mill., et dont la transparence est aussi grande que celle du verre, n'en laisse passer que^. De là il faut conclure, comme nous l'avons déjà dit , que la transparence des corps pour la lumière n'est pas la même que pour la chaleur. Il est infiniment probable qu'il existe des corps non transparents pour nous, parce que notre rétine n'est pas assez impressionnable, et qui le sont assez pour d'autres animaux doués d'une plus grande sensibilité de vision. Par exemple, les poissons qui se trouvent dans les plus grandes profondeurs des n»ers, à plusieurs centaines de mètres au-dessous de leur surface, voient probablement à se conduire, tandis que nous, nous ne pourrions y distinguer aucun objet. Cette différence ne peut

provenir que d'une plus grande sensibilité de la rétine chez les habitants des mers que chez l'homme.

Les nombres inscrits dans les tableaux précédents ne représentent les quantités de rayons transmis que pour une source déterminée de chaleur , car ils varient d'une source à une autre, comme on va le voir. M. Meiloni a substitué successivement à la lampe d'Argant, un fil de platine incandescent, maintenu à la température rouge au moyen de laflamme d'une lampe à alcool, du cuivre échauffé à 4 ou 500° avec la même flamme, et un cube (fig. 6j rempli de mercure ou d'eau en ébullition, puis il a employé ensuite une lampe Locatelli (sans verre). Avec ces diverses sources de chaleur, les substances essayées ont toujours conservé le même ordre , c'est-à-dire que les corps les plus diathermanes pour les rayons de la lampe d'Argant , le sont également pour les rayons calorifiques émanés des autres sources ; mais le nombre des rayons transmis, comparé à celui des rayons incidents, a beaucoup diminué. Ainsi, le cristal de roche et le spath d'Islande, qui transmettaient la moitié de la chaleur venant de la lampe, ne livrèrent passage qu'a 1/4 des rayons envoyés par le platine incandescent. La quantité de rayons transmis par chaque substance est devenue encore plus faible, en employant pour source de chaleur le cuivre échauffé; et enfin, la transmission a été presque nulle pour tous les corps, quand on a pris pour source de chaleur le cube rempli d'eau bouillante. Il est donc prouvé par là , comme Delaroche l'avait reconnu pour le verre, que la faculté que possède la chaleur, de traverser les substances diathermanes sous forme de rayons, diminue rapidement avec la température de la source.

Parmi toutes les substances essayées, le sel gemme fait exception à cette loi, car il transmet la même proportion de chaleur rayonnante, quelle que soit la température de la source.

D'un autre côté, les variations du rapport des rayons transmis aux rayons incidents diminuent avec l'épaisseur , de sorte que, au delà d'une certaine limite, une lame mince de mica, par exemple, transmet la môme proportion de rayons émis de deux sources de chaleur fort différentes. De la diminution des perles que la chaleur rayonnante éprouve eu traversant successivement des épaisseurs égales d'un même écran diatherraaue, on infère que les rayons de chaleur subissent des modifications particulières dans leur passage à travers un corps dialhermane qui, en altérant leur qualité primitive, les rendent plus aptes à être transrais dans le même milieu. M. Meiloni a donc dvi penser qu'en prenant pour source de chaleur une lampe d'Argant, les

Lampe d'Argant.

Lampe Locatelli

Sel gemme . . . .

Spath cVJslande.

Verre à glace. .

Cristal de roche .

Tourmaline verte

Chaux sulfatée..

Aluu

Chaux fluatée . .

ACTION DE LA CHALIiUR. 481

rayons, en traversant la cheminée de verre, acquerraient une qualité spéciale. Pour s'en assurer ,il a opéré successivement avec une lampe de Locatelli, à un seul courant d'air, sans verre, munie d'un réflecd teur, et une lampe d'Argant avec des plaques ayant 2 """ 6 d'épaisseur : sur 100 rayons de chaleur incidents, on a eu :

Plaline i Cui\re noirci MemJ incaiulescent. chauffé à 800°. chauffé à lOO'

Tous ces résultats, ohtcnus avec un rayonnement constant de 30" du thermo-multiplicateur, montrent que l'ordre des transmissions n'a aucun rapport avec le degré de transparence; qu'il n'est pas rigoureusement le même lorsque l'on change la source de chaleur; mais que chaque substance exposée à l'action successive des quatre rayonnements, offre un ordre de dégradation pareil pour les quantités qu'elle transmet de chacun d'eux. Les mêmes effets se reproduisent avec les liquides.

De la comparaison de ces résultats, nous tirons la conséquence que la cheminée de verre entourant la lampe d'Argant a donné aux rayons qui la traversaient la propriété d'être transmis plus facilement a travers les milieux diaphanes, le sel gemme excepté, comme nous l'avons déjà fait remarquer.

Pour trouver la modification qu'éprouvent les rayons caloriliques en traversant un corps diaphane, on inter[iose une lame de ce corps entre la lampe sans verre et le diaphragme, et on rap{)roehe, connue l'a fait M. Melloni , jusqu'à ce que le rayonnement qui s'opère à travers la lame, fasse dévier l'index d'une quantité tixe, de 30" par exemple. En présentant successivement a l'ouverlure de l'écran les plaques de l'expérience précédente, voici quehjues-uns des résultats obtenus :

Sur 100 rayons qui ont traversé une lame d'alun de 2 """ o d'épaisseur,

482 TRAITÉ DE PHYSIQtË.

le sel gemme en transmet 92

le cristal de roche. 91

* la chaux fluatée , le verre et l'aluu 90

la chaux sulfatée , 59

la tourmaline verte 18

le verre noir opaque 1/2

Sur 100 rayons qui émergent d'une lame de chaux sulfatée, ayant aussi L> '""' 6 d'épaisseur,

le sel gemme en transmet 92

la chaux fluatée 91

le spath d'Islande 89

le cristal de roche et le verre 85

la chaux sulfatée 54

l'alun 47

le verre noir opaque 18

la tourmaline 1

Sur 100 rayons qui peuvent traverser une plaque de verre noir opaque, ayant l """• 85 d'épaisseur,

le sel gemme en transmet 92

la chaux fluatée 91

le spath d'Islande et le verre 55

le cristal de roche 54

le verre noir opaque 52

la tourmaline 30

la chaux sulfatée 15

l'alun 1/3

Les rayons qui émergent du sel gemme se comportent comme ceux émanés de la source; ainsi ils n'éprouvent aucune modification en traversant cette substance; tandis que ceux sortant de l'alun sont transmis en grande abondance à travei s les plaques diaphanes incolores, et éprouvent une perte de plus des 4/5 en traversant une lame de tourmaline fortement colorée. Les rayons émergeant de la chaux sulfatée se comportent de même, et éprouvent une perte des 4/5 dans le verre noir, taudis qu'ils sont presque totalement enlevés en traversant la tourmaline. Enfin , les rayons qui ont traversé un verre noir sont presque tous transmis par le sel gemme et la e!iaux fluatée, et interceptés entièrement par l'alun, puisque le sel gemme n'arrête aucun des rayons qui tombent sur sa surface.

Action de la chaleur. 483

Tous ces résultats conduisent à cette conséquence, qu'une source de lumière artificielle, comme une lampe, de même que le soleil, émet des rayons calorifiques de différentes espèces, qui se distinguent les uns des autres par la facilité avec laquelle ils peuvent traverser certaines substances diathermanes. Tous les faits observés tendent à établir la théorie dont voici les principales conséquences : Le sel gemme est la seule substance dans laquelle on reconnaît jusqu'ici la faculté de livrer un passage également facile à tous les rayons. Tous les autres corps sont diversement diathermanes pour des rayons de qualités différentes. Dans chacun (Veux, certains rayonjiements sont totalement arrêtés; les autres subissent des diminutions plus ou moins con.sidr'rables , et ce partage varie d'une substance à une autre. Les fractions ou les coefficients qui représentent les pertes que des accroissements égaux d'épaisseur d'un milieu diathermane font éprouver à chaque espèce de rayons qui le traverse , ont constamment la même valeur pour chaque espèce. Mais les coefficients variant pour un même milieu d'une espèce de rayons à une autre, il en résulte nécessairement que les pertes totales éprouvées par la chaleur hétérogène qui peut pénétrer dans les corps, doivent aller en diminuant. Toutefois, les rayons les moins trausmissibles finissant par s'éteindre sensiblement, les coefficients des pertes totales successives doivent tendre vers l'égalité.

On voit donc que la chaleur rayonnante, ainsi que la lumière, ne doit pas être considérée comme simple, et que si celle-ci est composée de rayons colorés, doués de réfrangibilité différente, la chaleur peut être envisagée aussi comme formée d'un grand nombre de rayons calorifiques , doués de pioprietés différentes. Cette propriété de la chaleur est favorable à la théorie des ondes; car s'il est difficile, dans le système de l'émission, de l'expliquer sans admettre une infinité de rayons calorifiques différents, rien n'est plus facile dans le système des ondes, que de concevoir ces qualités diverses, en admettant qu'elles correspondent à des nombres de vibrations différentes ou à des ondes calorifiques d'inégales longueurs.

On a vu précédennvient qu'une lame très-mince d'un corps diathermane transmet sensiblement la même fraction de la chaleur rayonnante qui tombe sur sa surface, quelle que soit la source d'où elle émane; de la on doit conclure que la couche superficielle produit une perle particulière et constante , ((ui est beaucoup plus grande que la perte correspondante à une couche d'égale épaisseur prise dans l'intérieur.

484 TllAlTK DE PHYSIQUE.

L'ensemble des faits que nous venons de présenter montre que l'étude de la constitution moléculaire des corps doit prendre en considération les phénomènes relatifs à la transmission de la chaleur rayonnante dans ces corps, par suite de leur similitude avec les phénomènes lumineux de transmission qui , comme nous le verrons bientôt, servent à jeter un grand jour sur l'arrangement des molécules dans un grand nombre de corps, et en particulier dans les corps cristallisés.

Du spectre calorifique.

Pour connaître aussi complètement que possible le spectre solaire, il faut avoir une idée nette de la composition des spectres lumineux, phosphorogenique , calorilique et chimique. Les deux premiers ont été déjà décrits; il ne reste plus que les deux derniers à étudier; et, d'abord , commençons par le spectre calorifique, car il ne pourra être question du spectre chimique que lorsque nous aurons traité de l'action chimique de la lumière.

La faoulié calorifique varie dans toute l'étendue du spectre en mémetempsquela réfrangibilité, mais suivant des rapports différents. Dans le spectre solaire donné par un prisme de verre, la plus forte chaleur se trouve à l'extrémité rouge et son minimum à l'extrémité violette, tandis que c'est en général le contraire pour la faculté chimique. On voit par là que les températures des teintes intermédiaires vont en décroissant jusqu'au violet, en se servant d'un prisme de verre; mais quand on fait usage d'un autre prisme, le maximum de la température du spectre solaire varie avec la composition de la substance. Et en etïet, Seebeck a trouvé que si avec un prisme de crownglass, le plus haut degré de chaleur avait lieu dans le rouge, ce maximum passait dans l'orangé en employant un prisme creux de verre, rempli d'acide sulfurique, et dans le jaune en employant de l'eau distillée.

M. Melloni ayant à sa disposition des moyens dexpérimenlatiou plus délicats que ceux de Seebeck et des physiciens qui se sont occupés du spectre calorifique, a cherché de nouveaux faits propres à expliquer les lesultats précédemment mentionnés, et a été conduit aux considérations suivantes :

« Quand la chaleur solaire arrive sur ia face antérieure d'un prisme plein d'eau, elle se con)pose de rayons de toute sorte de réfrangibilité. r.c rayon (jUi poshèJe le même indice de léfraction que la

ACTION DE LA CilALELJ!. 485

lumière ronge éproine, en traversant le prisme, une perte proportionnellement plus forte que le rayon doué de la réfrangibilité de la lumière orangée , et celui-ci perd moins que la chaleur du jaune. Ces rapports croissant dans les déperditions des rayons moins réfrangibles, tendent à faire marcher le maximum du rouge au violet, de sorte qu'il peut s'arrêter sur le jaune. On peut e.\{)liqner de la même manière le déplacement du maximum sur des spectres formés par des prismes de diverse nature. »

M. Melloni a appuyé ses vues théoriques des observations suivantes :

« En comparant les effets produits aux nombres qui i'eprésentent les transmissions caloriliques , on reconnaît que le maximum de chaleur, eu partant du jaune où il se trouve placé pour le prisme d'eau, s'en éloigne toujours dans le même sens, à mesure que l'on construit le prisme avec des substances plus diathermanes, et qu'il sort même un peu du spectre en substituant \q Jlint au crown^ comme l'avait observé Herschel. n

D'uù il résulte, d'après l'expérience, que la ligne de plus grande chaleur devra se trouver en dehors de la partie colorée du spectre, et se porter dans l'espace obscur, très-loin de la limite rouge, avec un prisme de sel gemme, substance qui est bien plus diathermane relativement au tlint que le flint par rapport au crown. La distribution des températures dans le spectre solaire est donc un phénomène dépendant de Tordre trouvé par M. Melloni, pour les transmissions calorifiques des substances diaphanes.

Pour étudier !e spectre calorifique, on fait usage d'un thermomètre très-sensible, d'un thermoscope, de la pile thermo-électrique et du multiplicateur ou d'un papier sensible de M. Herschel, dont nous allons indiquer la préparation. Une feuille mince de papier est enduite sur l'une des faces de noir de fumée; puis quand on veut l'employer, on la mouille avec un mélange d'alcool et d'éther. Tant qu'il est mouillé, le papier parait noir sur la deuxième face; quand il est sec, il parait blanc. Si donc on fait tomber un spectre solaire dessus, on verra aux teintes plus ou moins blanches que promient les parties, celles qui ont reçu le plus de chaleur et par conséquent celle ou se trouve le maximum de chaleur. Ce papier ne donne pas des indications très-exactes, car il faut une certaine élévation de température pour évaporer leliijuide (jui mouille le papier.

De l'acUtn de la chaleur pour changer la structure des corps ou les décomposer.

Un grand nombre de faits prouvent de la manière la plus évidente, que souvent, dans les corps solides, les molécules constituantes n'ont pas de positions relatives invariables, et qu'elles peuvent changer de place sous l'influence de la chaleur, et piendre un nouvel arrangement, d'où résulte une forme cristalline appartenant à un autre système cristallin; nous en avons déjà cité quelques exemples en exposant la constitution moléculaire des corps, t. T'', p. 286, lesquels suffisent pour établir cette vérité ; ainsi, nous croyons inutile den rapporter de nouveaux.

Cependant, les personnes qui attribuent une origine électrique aux affinités, diront que la chaleur, en modifiant les propriétés électriques du corps , modifie également les affinités ; mais cette explication est tellement vague, que nous ne nous y arrêterons pas.

Si la chaleur, dans un grand nombre de cas, favorise les combinaisons, elle produit souvent des effets inverses, quand il existe une grande différence d'expansibilité entre les éléments d'un composé (p. 231 ). Nous regrettons beaucoup de ne pouvoir entrer ici dans de plus grands développements concernant l'influence de la chaleur dans les actions chimiques; mais outre qu'il en a déjà été question dans cet ouvrage, le sujet est si vaste, que nous ne pourrions le faire qu'en dépassant les limites que nous nous sommes imposées. Au surplus, cette question est complètement du ressort de la chimie.

ACTION DE LA LUMlÈlîE. 487