CHAPITRE II

De la lumière d'incandescence ou d'irradiation, et des llammcs proprement dites.

Lorsqu'on cl.auffe un corps dans l'obscurité jusqu'à une température supérieure à 500° , il acquiert la faculté non-seulement d'écliauffer , mais encore d'éclairer les objets environnants; il rayonne donc en même temps de la chaleur et de la lumière.

Quand la chaleur, devenue assez intense dans un corps, produit de la lumière, elle n'en possède pas moins toutes ses propriétés caloriliques ; il se développe encore un autre ordre de phénomènes , qui se manifeste quelquefois à nos yeux par d'autres causes que la chaleur, comme la phosphorescence, en particulier, nous en offre de nombreux exemples.

Quoique la chaleur et la lumière possèdent chacune des propriétés caractéristiques, elles en ont cependant de communes, qui montrent leur dépendance mutuelle sous le rapport de leur origine.

C'est ainsi que la chaleur, de même que la lumière, est soumise aux mêmes lois du rayonnement, de la réflexion , de la réfraction et de la polarisation. De cette simultanéité d'effets calorifiques, lumineux, et d'autres faits qui ne peuvent être encore rapportés ici, on en tire la conséquence que la chaleur et la lumière proviennent très-probablement d'un principe éthéré, effectuant, sous rinfluence de certaines forces, deux ordres différents de vibrations. Mais pour l'instant, ne nous occupons point des théories destinées à expliquer les phénomènes calorifiques et lumineux, afin de ne pas perdre de vue notre sujet.

Les phénomènes de lumière produits par l'irradiation d'un corps en incandescence ne pouvant être séparés des phénomènes d'incandescence eux-mêmes, c'est-à-dire des effets calorifiques concomitants, il est nécessaire de ne pas scinder la question, afin de l'embrasser dans son ensemble et pouvoir ainsi la traiter complètement. Nous commencerons par étudier l'émission de la lumière dans les actions chimiques , et d'abord les flammes.

LlIMlÈliE. 101

Les corps combustibles, en se combinant avec l'oxygène ou un autre principe comburant, produisent des llammcs ou de la lumière, suivant le degré de température auquel s'opère cette combinaison. Il y a flamme toutes les fois que ces corps dégagent, à une haute température, des matières gazeuses combustibles : la flamme est donc le résultat de la combustion d'un gaz; mais diverses causes modifient ^ l'intensité de la lumière émise.

Le gaz hydrogène pur produit, en brûlant, une faible flamme blanche; s'il renferme des corps étrangers, sa couleur passe au bleu, au vert , etc. Le charbon qui brûle à une haute température , dans un milieu où l'air est sans cesse renouvelé, donne une belle flamme blanche. Si le courant d'air est incomplet, elle devient bleue; si la masse de charbon est considérable, on n'a qu'une faible flamme d'un rouge clair. Ces effets de coloration proviennent de ce que, quand l'oxygène est en petite quantité, il se forme du gaz oxyde de carbone, qui produit en brûlant, suivant la quantité, des flammes différentes.

Les gaz qui brûlent d'eux-mêmes produisent des flammes légères , isolées, et par conséquent très-mobiles. On peut citer pour exemples l'hydrogène et ses combinaisons.

La couleur et l'intensité des flammes varient suivant la nature des corps, la chaleur dégagée, et d'autres causes que nous indiquerons bientôt. Pour l'instant, bornons-nous à citer quelques exemples. La flamme du zinc, celle du phosphore sont blanches, celle du soufre bleue, celle du cuivre verte , etc.

Lorsqu'on laisse s'échapper par un tube à petit diamètre, fixé à l'orifice d'un flacon rempli d'hydrogène non comprimé, un courant de ce gaz, et que l'on approche de l'extrémité du tube un corps enflammé, le gaz prend feu en produisant une petite flamme continue, répandant une faible lueur blanche avec formation d'eau. Si le gaz est comprimé , lallamme s'allonge et acquiert d'autant plus d'éclat, que la pression est plus forte. Le phénomène est plus marqué si le gaz renferme de l'oxygène. Enfin, si l'hydrogène et l'oxygène sont mélangés dans les proportions voulues pour former de l'eau, c'est-à-dire, de deux parties en volume du premier, et d'une du second , et que l'écoulement se fasse par un tube à très-petit diamètre, les deux gaz brûlent avec plus d'éclat en produisant une chaleur excessive, capable de fondre prestiue tous les corps. Pour faire une telle expérience, il faut de grandes précautions, sans lesquelles la masse des deux gaz détonerait avec \ioIencc, en faisant courir les plus grands dangers

102 TBAITÉ DE PHYSIQUE.

à l'expérimentateur. Mais la flamme produite par la combustion du mélange détonant est loin d'avoir tout l'éclat qu'elle aurait si la combustion s'effectuait en présence de corps inertes, qui, dans ce cas, acquièrent un pouvoir d'irradiation très-grand.

La flamme résultant de la combustion d'un mélange d'hydrogène et d'oxygène, s'écoulant par l'extrémité d'un tube à petit diamètre, est-elle homogène dans toutes ses parties sous le rapport de l'éclat de la lumière produite et de la chaleur dégagée? Non, cela ne saurait avoir lieu , attendu que la flamme, devant être considérée comme mie matière gazeuse chauffée au point d'être lumineuse, les parties qui n'ont pas encore atteint pour cela la température suffisante doivent rester plus ou moins sombres. Pour bien voir ces différents effets, il faut examiner avec attention la flamme d'une bougie ou d'une chandelle; à la vue simple, on y reconnaît aisément quatre parties distinctes :

1° Le bord inférieur de la flamme, formant un segment d'une belle couleur d'un bleu sombre;

2° L'espace conique au-dessus de la mèche, moins transparent et moins lumineux que le reste de la flamme ;

3° Une zone de lumière plus éclatante que la précédente et enveloppant l'espace conique ;

4° Une couche mince et peu lumineuse, entourant les couleurs précédentes, et dans laquelle se trouve, comme on le verra ci-après, le maximum de chaleur.

Dans la flamme de la lampe alimentée par le gaz détonant , ces différentes enveloppes ne sont pas aussi visibles , à cause de la rapidité de la combustion ; mais il y a un moyen très-simple de les apercevoir : il suffit de ploiiger transversalement dans la flamme un lil fin de platine, qui , dans chacune des enveloppes, devient lumineux suivant la chaleur communiquée. Si le fil est placé, par exemple, à im ou deux millimètres immédiatement au-dessus de la partie visible de la flamme, il devient rouge blanc, au point, par conséquent, où il n'existe pas de lumière et où se trouve le maximum de chaleur. On obtient le même effet avec la flamme d'une lampe à alcool.

Pour mieux juger encore de l'éclat de la lumière accusée par chacune des parties, ou plutôt des enveloppes d'une flamme, on se sert de la méthode de Porret {Ann. of phil.^ mai 1827). Ce physicien ayant découpé un morceau de toile métallique de 100 fils par centimètre carré, de manière à lui donner la forme d'une section verticale de la partie de la flamme située au-dessus de la mèche, Tintro-

duisit dans la flamme , de haut en bas , en l'implantant dans la mèche au moyen de deux lils ; il observa alors les effets suivants : la partie en contact de la pièce plongée dans la faible flamme extérieure rougit et s'oxyda fortement; la partie contiguë et correspondante à la surface très-lumineuse se i-ecouvrit d'une couche épaisse de charbon, dont le contour avait la forme d'un pain de sucre. En dedans de cette limite, la toile fut simplement noircie et indiqua l'espace occupé par les gaz et les vapeurs inflammables qui s'échappaient par la mèche. Le maxinmm de chaleur se trouvait dans la partie invisible de la ilamme, et la plus grande précipitation du charbon n'avait pas lieu dans la partie centrale de la flamme, c'est-à-dire, la plus éloignée de l'air atmosphérique, mais bien à la surface lumineuse.

Nous avons maintenant tous les éléments pour décrire la formation d'une flamme , en se rappelant que la tlamrae n'est autre qu'une matière gazeuse chauffée au point d'être lumineuse. Dès l'instant que les matières combustibles dont la mèche est imbibée ont pris feu , la chaleur qui s'en échappe volatilise continuellement une grande quantité des substances qui humectent la mèche. Il en résulte alors une colonne ascendante, lumineuse, en raison de la haute température que ces corps possèdent, ceux-ci prenant feu à l'approche de l'air. Quand la mèche cesse d'être roiige, la fumée qui se forme n'ayant pas une température suffisante, n'est plus susceptible de prendre feu , et il se forme de l'eau, de l'huile empyreumatique, de l'acide pyroligneux, avec dépôt de charbon si la fumée est reçue sur un corps froid. Quand la température est plus élevée, il y a réaction du carbone sur les composés précédents , puis formation de gaz oxyde de carbone, de différents carbures d'hydrogène et d'une petite quantité de gaz acide carbonique.

On a discuté pour savoir si la flamme d'une chandelle était ou non transparente. Rumford a fait une expérience très-simple qui résout affirmativement la question. Il supposa que la seule raison qui empêchait de voir à travers les flammes était la vivacité de leur lumière comparée à celle des corps que l'on observait. Pour éviter les effets de cette illusion , il eut l'idée de regarder une lumière trèsintense à travers une flamme faible , pensant que celle-ci pourrait peut-être même disparaître complètement, et plaça à cet effet, à midi, une chandelle allumée entre le soleil et son œil; il reconnut alors (pic la flamme était tout à fait invisibK'. Cette ex[)éiieii{'e simple suffit pour démontrer la transparence de la flamme d'une chaiulelle ou d'une bougie , qui paraît opaque par rapport à une autre lumière

artificielle. Passons maintenant en revue les causes principales qui influent sur l'éclat de la lumière émise clans la combustion , et les quantités de chaleur émises dans les mêmes circonstances , lesquelles produisant des effets concomitants, ne doivent point être séparées.

Davy, par ses importantes recherches sur la constitution des flammes , a mis les physiciens à même d'expliquer les phénomènes généraux qui accompagnent leur production; en effet, il est prouvé par ses recherches que la lumière brillante dégagée dans la combustion de l'hydrogène carboné , ou du gaz inflammable du charbon de terre, s'écoulant par un petit orifice, est due à ce qu'une partie du gaz se décomposant dans l'intérieur de la flamme ou l'air est en très-petite quantité, dépose du charbon solide qui, par son ignition et sa combustion, augmente à un haut degré l'intensité , ou plutôt l'éclat de la flamme. Il est prouvé encore que la présence d'une substance inerte, sur laquelle les gaz n'exercent aucune action chimique, suffit pour donner à la flamme un pouvoir d'irradiation qu'elle n'avait pas avant. Voici les expériences qui ont servi à établir ces faits fondamentaux.

On fait arriver un courant de gaz hydrogène carboné par un petit tube en avant duquel, et le plus près possible de l'orifice, se trouve une toile métallique de cent ouvertures par centimètre carré; si l'on enflamme le gaz , la combustion est vive comme à l'ordinaire; mais vient-on à éloigner la toile pour que le gaz puisse se mêler à une plus grande quantité d'air avant de s'enflammer, la lumière s'affaiblit; enfin, à une certaine distance, la flamme est faible et bleuâtre; et cependant la chaleur est encore plus grande que celle qui accompagne une lujnière beaucoup plus vive: car en plaçant un bout de fil de platine au milieu de cette faible flamme, il est à l'instant chauffé jusqu'au blanc, ce qui n'a pas lieu dans l'autre cas.

Eu faisant l'expérience inverse, c'est-à-dire, en approchant graduellement la toile métallique de l'orifice, le sommet de la flamme interceptée ne dépose pas sensiblement du charbon solide, ce n'est que plus bas que le dépôt commence à s'effectuer; c'est alors que le refroidissement causé par la présence de la toile métallique empêche le charbon de brûler au bas de la flamme, où le gaz, en s'écoulant avec l'air, brûle avec une flamme bleue : il n'y a aucune trace sensible de charbon. Cette expérience a beaucoup d'analogie avec celle de Porret. De ces deux expériences on tire les conséquences suivantes :

J** La présence du charbon en ignition et en combustion explique

les apparences des différentes parties d'une flamme. Dans la flamme activée par le chalumeau , le point où la chaleur est la plus grande est le centre de la flamme bleue 5 c'est précisément l'endroit où la combustion du charbon est complète.

2" La présence d'une matière solide et fixe produite dans la combustion augmente également l'intensité de la flamme. C'est justement le cas de la lumière de la flamme produite par la combustion du phosphore et du zinc dans l'oxygène, ou du potassium dans le chlore. Dans le premier cas , il se forme de l'acide phosphorique et de l'oxyde de zinc; dans le second, du chlorure de potassium.

3*^ A défaut de composés solides et fixes produits dans la combustion , on y supplée en plaçant au milieu de la flamme un corps incombustible de petites dimensions; ou donne ainsi de l'éclat à la flamme, en projetant dedans de l'oxyde de ziuc , de l'amiante trèsfine, ou autres substances très-ténues.

Les principes précédemment énoncés permettent dans quelques cas de reconnaître, dans les flammes, la présence de quelques composés; par exemple, l'éther en brûlant donne une flamme qui semble indiquer la présence du gaz oléfiant; l'alcool brûle avec une flamme pareille à celle d'un mélange d'oxyde de carbone et d'hydrogène ; la flamme d'une chandelle ou d'une lampe dans laquelle on projette du proto-chlorure de cuivre, prend une couleur d'un rouge brillant avec une teinte de vert et de bleu sur les bords; effets qui paraissent provenir du chlore remplacé par l'hydrogène, et de la combustion du cuivre et du charbon. Les sels à l'état solide ou gazeux jouissent de la propriété, du moins un assez gaand nombre, de communiquer par leur ignition une couleur aux flammes. L'expérience se fait avec beaucoup de facilité de la manière suivante. On prend une ficelle ou une mèche de coton que l'on saupoudre avec le sel, ou bien on la trempe dans une solution de ce môme sel. Après l'avoir fait sécher, ou même avant, on place son extrémité inférieure dans la partie invisible de la flamme d'une bougie. Bientôt le fil brûle en pétillant, et l'enveloppe obscure de la Ihunme devient lumineuse, prend une couleur dépendante de la nature du sel employé. Les sels de soude colorent les flammes en jaune pur; les sels de potasse en un beau violet pâle; les sels de chaux en rouge de brique; les spectres obtenus avec ces trois espèces de lumières donnent une ligne jaune et une belle ligne verte. Les sels de stronliane colorent en beau cramoisi les flammes, et avec un prisme, on a deux espèces de jaune dont lun approche beaucoup de rorangé. Les sels de magnésie n'ont point de

propriétés colorantes; les sels de lithine colorent en ronge la flamme; les sels de baryte en vert pommé, mais assez pâle et beau. Les sels de cuivre la colorent en un très-beau vert ou bleu verdâtre. Le protosulfate de fer donne une flamme blanche, l'acide borique une flamme verte. Dans l'emploi des sels pour colorer les flammes , il est préférable d'employer les chlorures, parce que, étant volatils, ils se mêlent rapidement aux gaz inflammables. Quand on veut avoir un jaune bien homogène, il faut employer le chlorure de sodium imprégné d'alcool. Ces effets de couleur paraissent tenir à la mise en liberté de ces bases , puis à leur combustion subséquente. Les faits précédents tendent encore à démontrer qu'une flamme brillante et dense est un signe certain de la production d'une matière solide , tandis que le contraire a lieu quand la flamme est légère.

Les données que l'on possède sur les causes qui concourent à la production des flammes, à leur éclat et à leurs effets calorifiques, permettent de diminuer leur chaleur en augmentant leur éclat, et réciproquement. Ainsi, la flamme produite à l'orilice d'un tube d'un très-petit diamètre par un mélange d'oxygène et d'hydrogène légèrement en excès, condensé dans un appareil , répand une lueur à peine vi.^ible à la lumière du jour , tandis que la chaleur produite est une des plus intenses que l'on connaisse, puisqu'elle fond à l'instant les corps réfractaires, et que les corps combustibles qui y brûlent émettent une lumière si vive , que l'œil peut à peine en soutenir l'éclat.

De la température des flammes.

Les appareils thermo-électriques indiqués précédemment ne peuvent servir à mesurer la température des flammes d'une petite dimension sans éprouver des modifications. Nous allons décrire les moyens simples que nous avons employés à diverses reprises, avant que l'on eût songé à ce nouveau moyen thermométrique.

Quand on examine avec un peu d'attention la flamme d'une bougie ou d'une lampe à alcool, on reconnaît qu'elle est compo>ée , comme on l'a déjà dit, de quatre parties distinctes, savoir :

AC, fig. 21, pi. YIl, est la partie d'un bleu sombre qui s'amincit à mesure qu'elle s'éloigne de la mèche, et disparaît à l'endroit où la partie extérieure de la flamme s'élève verticalement.

AT) est l'espace obscur visible au travers de l'enveloppe brillante, et qui renferme les gaz émanés de la mèche, lesquels ne peuvent brûler parce qu'ils ne sont pas encore en contact avec l'air.

DF est la partie brillante de la flamme.

CEF est l'enveloppe peu lumineuse dans la plus grande épaisseur, qui correspond au sommet de la tiamme brillante; c'est dans cette partie inférieure que la combustion s'achève , et que la chaleur est le plus intense.

Pour s'en assurer, on renverse la flamme avec un chalumeau à l'aide duquel on introduit un courant d'air au milieu de la flamme, fig. 22. On voit aussitôt au milieu apparaître une flamme bleue AC, longue et étroite, qui est la même que AG précédemment indiquée; mais elle est changée de position et de forme. C'est à son extrémité antérieure que se trouve le point de la plus haute température, de même que dans la flamme ordinaire. Dans celle-ci, ce point forme une zone ou une circonférence de cercle, tandis que dans l'autre il est réduit à un point incomparablement plus chaud, capable de fondre ou de volatiliser diverses substances. Cet énorme accroissement de chaleur tient à ce que le chalumeau verse, sur un espace situé au milieu de la flamme, une masse condensée du môme air , qui, auparavant , ne faisait qu'effleurer la surface. Dans le jet de flamme produit par le chalumeau , la flamme brillante qui enveloppe la flamme bleue empêche la déperdition de la chaleur produite.

Passons à la détermination de la température des flammes; voici le procédé dont Davy a fait usage, non pas pour la déterminer exactement, mais pour avoir des rapports qui pussent servir dans diverses circonstances. Il mit successivement un fil de platine dans le corps de la flamme et au-dessus, et jugea approximativement de la température par le degré d'incandescence du fil ; il se servit ensuite d'un autre appareil à l'aide duquel cette température est donnée par celle d'un vase de cuivre rempli d'huile d'olive qui reçoit toute la chaleur produite en brûlant des quantités égales de gaz dans les mêmes circonstances et qui est indiquée par un thermomètre placé dans le vase. Ce procédé , comme on le voit , ne présente rien d'absolu , et ne peut servir à déterminer la température de toutes les couches d'une flamme ; en outre il n'est point susceptible d'exactitude. Quoi qu'il en soit , voici les résultats qu'il a obtenus :

La flamme de gaz oléfîant éleva le thermomètre à 1 32,2

Celle du gaz hydrogène à Il4,4

L'hydrogène sulfuré à l il , J

Le charbon de terre à 113,3

L'oxyde de carbone à 103,3

Nous devons encore à Davy les ol)sei'vntions suivantes :

1° La flamme de riivdrogène s'éteint dans les atmosphères raréfiées, lorsque la chaleur qu'elle produit est incapable de communiquer au métal une ignition visible.

2° Le gaz oléfiant, qui approche le plus de l'hydrogène, sous le rapport de la chaleur qui se dégage dans la combustion, n'exige pas une température beaucoup plus élevée pour s'enflammer.

3° L'alcool et la cire ont besoin de peu de chaleur pour volatiliser leur principe combustible. L'oxyde de carbone, malgré le peu de chaleur qu'il produit pendant la combustion, est aussi inflammable que l'hydrogène.

4° Le soufre, qui peut brûler à une température plus basse qu'aucune autre substance , excepté le phosphore, donne une flamme bleue très-faible dans l'air raréfié : quelquefois cette flamme élève la température du fd de platine jusqu'au rouge cerise.

En comparant la chaleur communiquée au fil de platine par des flammes de même volume, Davy reconnut que l'hydrogène et le gaz oléfiant, brûlant dans l'oxygène, produisent plus de chaleur que les autres substances gazeuses brûlant également dans l'oxygène.

Le procédé employé par Davy ne peut servir qu'à trouver approximativement des différences. L'appareil que nous al Ions faire connaître peut aider à déterminer la température des diverses enveloppes des flammes, si l'on compare préalablement sa marche avec celle du thermomètre à air. Si l'on emploie le procédé de Davy, c'est-à-dire, que l'on Introduise dans la flamme un fil de platine pour connaître, par son incandescence, la différence existant entre les températures des couches, on trouve que le point de ce fil où l'ignition est la plus vive est situé aux points de la flamme brillante et dans l'enveloppe extérieure. Quand le fil est très-fin, son diamètre réel paraît augmenter par un effet d'irradiation à mesure qu'on s'approche de la limite supérieure de la flamme bleue • de sorte que cette zone de transition, où l'air est encore chargé de tout son oxygène, est le lieu du maximum de chaleur.

Voici le procédé que nous avons adopté pour mesurer la température des diverses enveloppes d'une flamme : « On prend deux fils de platine de diamètres différents, réunis par un de leurs bouts au moyen de deux crochets passés l'un dans l'autre et fortement tendus, et en comnumication par les deux autres l;;;iits libies avec les extrémités du lil d'un galvanomètre. Ces fils de platine doivent avoir de très-petits dia-

mètres pour que les points de jonction puissent prendre !a température des milieux où ils se trouvent. En élevant successivement la température de ces points depuis zéro jusqu'à 350^, on trouve que Tintensité du courant électrique croît comme la température. En admettant que cette loi continue au delà, comme on doit le supposer, attendu, d'une part, que l'on est toujours très-éloigné du point de fusion du platine, et, de l'autre, que les deux fils étant de même métal, on n'a pas à craindre les effets thermo-électriques complexes provenant de la différence de deux métaux; si l'on veut, pour plus d'exactitude, on peut établir la relation entre les déviations de l'aiguille aimantée et la marche du thermomètre à air, en prenant diverses sources de chaleur.» (Voir le Traité d'électricité, t. IV, p. 3, et t. V, 1^^ part.) On place d'abord une des jonctions des deux fds à la partie supérieure de la flamme bleue, où l'air, encore chargé de tout son oxygène, commence à rencontrer la flamme, par conséquent dans l'endroit ou la température est le plus élevée ; l'aiguille aimantée est déviée de 22* 50. Quand l'immersion se fait dans la partie blanche ou dans la flamme proprement dite, la déviation est de 20" ; enlin , elle n'est plus que de 17° lorsque les points de jonction se trouvent dans l'espace obscur autour de la mèche ; or, quand on porte la température des points de jonction à 300°, on a une déviation de 8", correspondante a une intensité double du courant thermo-électrique produit par une température de l,50'\ En admettant la loi de continuité, et observant que les intensités de courant correspondant aux déviations 22''50, 20", 17°, sont comme les nombres .SA, 44 , 32, il s'ensuit que les températures correspondantes seront égales à 1350, tOSO et 780°; il suit de là que ISSO" représenteiaient la température la plus élevée que prendrait un lil de platine de \ de millim. de diamètre dans une flamme d'alcool de 6 millim. de diamètre à la partie supérieure de la mèche. On conçoit très-bien que, s'il était possible de négliger la déperdition de cbaleur qui s'effectue à la surface des parties du fil contiguës aux portions immergées, les températures ci-dessus énoncées représenteraient, avec une assez grande approximation , celles des diverses parties d'une flamme à alcool ; mais les résultats étant les mêmes en opérant avec des fils plus fins que ceux désignés ci-dessus, il est permis de croire que le refroidissement indi([iu' puisse être sensiblement négligé.

Nous ferons remaniuer ((ue les exi)ériences relatives à la détermination des diverses enveloppes d'une flamme, sont les premières applications des phénomènes thermo-électriques à la mesure des

températures; les secondes applications se rapportent à celle des parties intérieures des corps organisés.

Si nous comparons les résultats obtenus sur la flamme d'une lampe à alcool avec un fil fin de platine, qui, étant plongé successivement dans trois enveloppes différentes, est devenu rouge blanc, rouge clair et rouge sombre^ on verra que les nombres obtenus pour la température correspondent et se rapprochent assez de ceux donnés par Princeps et M. Pouillet; dès lors, les températures les plus hautes , évaluées en degrés du thermomètre à air, ne sont pas aussi élevées que les physiciens le pensaient jadis.

Nouveaux développements relatifs aux lumières artificielles.

Depuis quelques années, on s'est beaucoup occupé de perfectionner les lumières artificielles dans le but de les faire servir à l'éclairage des habitations et des lieux publics. Parmi les personnes qui se sont le plus occupées de ce genre de recherches, nous citerons particulièrement M. Gandin , connu par d'ingénieuses expériences , et à l'obligeance duquel nous devons la communication des faits suivants.

On a vu , dans le paragraphe précédent, quelles étaient les conditions à remplir pour que le pouvoir éclairant fût à son maximum 5 en y ayant égard , M. Gaudin a reconnu que les éclairages les plus écomiques étaient ceux alimentés par les matières carbonacées brûlant dans l'oxygène ou dans l'air, et que les composés donnant les plus grands effets pouvaient être classés ainsi , suivant l'intensité de la lumière émise , les premiers donnant la lumière la plus éclatante :

1° Les huiles essentielles brûlant avec l'oxygène avec production d'une fumée très-dense.

T Le gaz hydrogène imprégné d'huile essentielle, brûlant avec l'oxygène.

3" L'alcool , l'éther sulfurique ou le gaz de houille mélangé d'huile essentielle, brûlant avec l'oxygène et produisant la flamme sidérale de M. Gaudin.

4" Le gaz hydrogène imprégné d'huile essentielle, brûlant dans l'oxygène. Belle lumière.

5° Le gaz de houille accompagné d'huile essentielle, brûlant dans l'air; c'est le gaz sidéral.

6° Enfin, le gaz de houille brûlant dans l'air.

La blancheur de ces flammes suit l'ordre des intensités. Quant aux couleurs, les rayons violets sont en plus grand nombre dans les

LUMIÈRE. ni

flammes alimentées par l'oxygène , que dans celles alimentées par l'air; néanmoins les rayons jaunes sont toujours ceux qui dominent le plus.

En comparant l'ombre des flammes sidérales avec celle du gaz de houille, celle-ci est rouge, l'autre bleue; la première, comparée à l'ombre de la lumière solaire, donne, par un effet de contraste, une ombre bleue , et la seconde une ombre d'un jaune pur ; les rayons jaunes dominent dans les flammes sidérales , et les rayons rouges dans les flammes de gaz de houille, d'huile ou de bougie.

Passons à l'intensité des flammes mesurées au moyeu de l'intensité de l'ombre. Les flammes sidérales, à dimensions égales, éclairent cent cinquante fois autant que la flamme du gaz de houille brûlant dans un bec d'Argaut ; celles des gaz chargés d'huiles essentielles et brûlant dans l'air ont une intensité de cinq à dix fois plus considérable que la flamme du gaz de houille. C'est au gaz hydrogène qu'appartient l'intensité dix fois plus considérable.

M. Gandin a cherché aussi à déterminer le pouvoir d'irradiation des substances plongées dans les flammes, lesquelles substances augmentent souvent d'une manière incroyable leur intensité. Il a soumis successivement à l'expérience la chaux, la magnésie, l'iridium, l'alumine et la silice.

La chaux et la magnésie donnent des lumières à peu près semblables à la lumière solaire quant à leur composition , et sous le rapport des rayons colorés.

Au moyen de la comparaison des ombres , M. Gaudin a reconnu que la lumière produite par l'irradiation de la magnésie est plus blanche que celle qui est due à l'irradiation de la chaux. Elle est en même temps plus riche en rayons violets. Outre cet avantage pour son emploi dans les arts , il en est un autre qui doit faire préférer la magnésie à la chaux , c'est qu'une fois calcinée , elle ne change plus d'état, c'est-à-dire qu'elle ne se carbonatise pas quand elle cesse d'être employée , tandis que la chaux , en s'hydratant et se carbonatisant, se délite et exige une nouvelle préparation pour fonctionner de nouveau,

L'iridium donne aussi une lumière éclatante, mais, à intensité égale , cette substance exige plus de gaz que la chaux et la magnésie. Quand un fragment d'iridium a servi pendant quelque temps, ses arêtes, ou plutôt ses bords, sont arrondis par suite d'un commencement de fusion , et sii surface présente un éclat argentin.

L'alumine possède un grand pouvoir d'irradiation, mais sa fusibi-

112 TBAITE DE PHYSIQUE.

lité est telle, que cette substance ne peut être employée à cet usage dans les arts.

La silice est ci peu près privée du pouvoir d'irradiation, car elle arrive à son point de i'nsion sans éclairer sensiblement. C'est à cet instant seulement, c'est-à-dire au moment où elle fond, qu'elle brille subitement d'un éclat stellaire, qui est tel que si l'on présente au dard du chalumeau un lil de cristal de roche, fondu en boule à chaque extrémité, toute la surface de ce fd parait sombre, tandis que les extrémités brillent l'une et l'autre d'un commun éclat. L'irradiation produite à l'extrémité opposée à celle exposée au dard du chalumeau , est due à une réflexion de la lumière.

M. Gandin a constaté avec le daguerréotype que la lumière produite par la magnésie possédait une plus grande quantité de rayons violets que les flammes sidérales proprement dites. Les portraits qu'il a exécutés avec ces dernières ont demandé plus de temps qu'avec l'autre lumière ; dans le premier cas, au bout de 20 à 2.3" ils n'étaient pas termines, tandis que dans le second, en employant la magnésie, 15" suffisaient. Cette différence dans les effets provient, nous le répétons , d'une plus grande quantité de rayons jaunes dans la lumière sidérale, lesquels sont peu photogéniques.

Des raies observées dœns les spectres des flammes.

Les spectres résultant de la transmission de lumières artificielles à travers un prisme , sont aussi réguliers que ceux de la transmission de la lumière solaire au travers du même prisme. Si l'on expérimente avec le suif, avec différenis combustibles , tels que l'huile, le papier, l'alcool, etc., qui donnent des flammes bleues quand la combustion est imparfaite, on trouve que leurs spectres sont discontinus, et consistent , la plupart, en lignes étroites, d'une réfrangibilité très-restreinte et séparées par deux grands intervalles noirs. On y distingue particulièrement le jaune , qui est très-étroit, le vert jaunâtre, le vert d'émeraude, le bleu pâle et beaucoup de violet. Dans le spectre de la flamme d'une chandelle, on aperçoit à la place de la raie D du spectre solaire une raie blanche. Quand la combustion est vive , comme dans le cas où l'on avive la flamme d'une lampe à huile avec un chalumeau , ou bien quand on jette dedans de la fleur de soufre , ou voit alors une lumière jaune très-abondante , brillante et parfaitement homogène. Avec le soufre, surtout, tout le spectre est jaune. On obtient un résultat semblable avec la flamme d'un mélange d'alcool et d'eau chauffé préalablement.

LUMIÈBE. J13

La flamme du cyanogène, vue à travers une ouverture étroite, présente une teinte pourprée avec un liséré terminal jaune verdàtre. Si on l'analyse avec un prisme , on trouve que le spectre est divisé en plusieurs parties limitées par plusieurs bandes obscures , qui partagent assez uniformément toute son étendue; les parties lumineuses ont à peu près toutes la même intensité.

Les matières combustibles mélangées avec du nitrate de strontiane brûlent avec une flamme ayant deux teintes rouges brillantes; le specîre formé avec le prisme présente de nombreuses solutions de continuité, et, ce qu'il y a déplus remarquable, une ligne extrêmement brillante d'un bleu vif.

Le docteur Brewster a reconnu que le spectre formé par la lumière après son passage à travers le gaz nitreux, est traversé par une série de raies fixes. Des expériences du même genre ont été faites par M. Daniell et le professeur Miller, en se servant de la lumière d'une lampe à gaz , après qu'elle eut traversé un vase rempli de vapeur, et rendue convergente avec une lentille. La lumière ainsi concentrée était analysée avec un prisme, au moyen d'une lunette qui y était adaptée. Les dispositions étaient faites pour que les angles formés avec Içs deux faces du prisme fussent égaux. L'air du vase était-il coloré par la vapeur de brome, tout le spectre était occupé par plus de cent lignes placées à égale distance les unes des autres. La vapeur devenant plus dense , la partie violette du prisme disparut, et les lignes devinrent plus fortes dans la partie rouge. Avec la vapeur d'iode , les effets furent semblables , si ce n'est qu'en augmentant la densité ou n'aperçut aucun effet sensible sur l'étendue visible du spectre, ni sur la largeur des lignes. Avec la vapeur de cblore, l'extrémité bleue du spectre disparut, sans apparence d'aucune ligne. La vapeur d'eucblorine produisit un certain nombre de lignes, placées à des intervalles irréguliers, mais seulement dans la partie du spectre qui est éteinte par le cblore.

Des modifications subies par la flamme dans diverses circonstances.

Nous allons encore prendre Davy pour guide dans l'analyse que nous allons faire des modifications qu'éprouve la flamme dans diverses circonstances où il est nécessaire de l'étudier pour bien connaître toutes les causes qui concourent en général à sa production. Cette analyse est d'autant plus importante qu'elle pourra nous mettre II. 8

sur la voie de la formation de la lumière dans les actions chimiques. Examinons successivement les effets de la raréfaction et de la chaleur sur l'inflammation des j^az, puis les effets de différents mélanges gazeux sur la combustibilité des gaz qui s'enflamment, non au moyen de l'étincelle électrique , car nous traiterons séparément cette question , mais à l'aide de la chaleur ; et enfhi , la propriété de l'hydrogène ou d'un gaz inflammable en combustion, de rougir un fil ou une éponge de platine, quoique brûlant sans flamme; toutes questions qui intéressent la théorie des flammes.

Commençons par l'inflammation des gaz dans un air très-raréflé.

Le petit appareil à gaz hydrogène, connu en chimie sous le nom de lampe philosophique, produit une flamme de 4 à 5 millimètres de haut, placée sous le récipient d'une machine pneumatique, renfermant de 2 à 3 décimètres cubes d'air; cette flamme s'élargit à mesure qu'on fait le vide , et atteint son maximum de grandeur quand la pression intérieure est quatre ou cinq fois moindre que celle de l'atmosphère. En continuant à faire le vide, la flamme diminue de grandeur jusqu'à ce que la pression soit sept ou huit fois moindre ; alors elle s'éteint. Avec un jet plus considérable, la flamme dure plus longtemps, car elle ne s'éteint que lorsque la pression est dix fois moindre. Dans ce cas , la chaleur dégagée devient si considérable, que le bout du tube peut s'échauffer jusqu'au rouge blanc. Le dégagement considérable de chaleur est la cause de la plus grande durée de la combustion. En effet, si, lorsque le jet de flamme est de 4 millimètres, on place dedans un fil fin de platine , qui ne tarde pas à rougir, on peut maintenir la combustion jusqu'à ce que la pression intérieure soit treize fois moindre que celle de l'atmosphère. On voit par là que la raréfaction de l'air ou du principe comburant n'éteint tout à fait la flamme de l'hydrogène que lorsque la chaleur produite est insuffisante pour entretenir la combustion. Il s'ensuit que les corps qui exigent une moindre chaleur pour leur combustion^ sont précisément ceux qui brûlent dans un air plus raréfié. Il en est de même à l'égard de ceux qui dégagent beaucoup de chaleur.

Ces conséquences ont été vérifiées dans la combustion du gaz oléfiant, de l'oxyde de carbone , de l'hydrogène sulfuré et du soufre. Ce dernier , qui brûle à une température plus basse qu'aucune autre substance inflammable , le phosphore excepté , donne une flamme bleue très-faible dans un air raréfié quinze fois. La chaleur dégagée suffit pour chauffer un fil fin de platine jusqu'au rouge obscur; la flamme ne disparaît entièrement que lorsque la pression est réduite à 1/20.

Le phosphore brûle à une température bien plus basse; car, suivant Van Marum, la combustion est encore sensible dans une atmosphère raréfiée soixante fois ; et l'hydrogène phosphore, d'après Davy, produit un éclair lumineux dans le vide le plus parfait que nous puissions obtenir.

En général , on peut dire qu'en conservant la chaleur dans l'air raréfié , ou bien en échauffant le mélange , on peut prolonger l'inflammation.

La raréfaction de l'air ou du principe comburant par la chaleur doit produire sur la combustion des effets analogues à ceux obtenus par la raréfaction au moyen de la machine pneumatique.

L'expérience suivante va donner de suite une idée des effets du premier mode de raréfaction de l'air : Davy ayant introduit dans un tube gradué sur du mercure qui avait bouilli, un mélange de 2 part, d'hydrogène et 1 part, d'oxygène , chauffa le tube avec une lampe à alcool jusqu'à ce que le volume fût augmenté de i à 2,25; avec une autre lampe et un autre chalumeau, il fit rougir la partie supérieure du tube; Texplosiou eut lieu aussitôt. Voici encore une autre expérience qui prouve, comme du reste il était facile de le voir à priori, que l'expansion par la chaleur, au lieu de diminuer la combustibilité du gaz, rend, au contraire, le mélange plus apte à s'entlammer avec explosion à une température plus basse.

Des mélanges d'oxygène et d'hydrogène ont été introduits dans des tubes, ou ils étaient échauffés sur du métal fusible fondu. On a élevé la température au-dessous de celle nécessaire pour rendre le verre lumineux dans l'obscurité. La combinaison s'est alors opérée lentement sans lumière. A partir de 100°, le volume de la vapeur formée paraissait égaler celui des gaz primitifs. En portant rapidement la chaleur jus(iu'au rouge, l'explosion eut heu avec dégagement de chaleur. Le mélange explosif ne détona avec un charbon ardent que lorsqu'il était rouge, à la lumière du jour et débarrassé de cendres; au rouge sombre, le phénomène était moins sensible.

L'hydrogène carburé ou le gaz hydrogène des mines exige une trfc^foi-tg chaleur pour détoner. On peut l'employer avec avantage

our éti.difcv les effets de la combustion à de hauts degrés de raré-

^■tion par la chaleur.

assons aux effets de la condensation. On enferme sur le mer- ^^ et on chauffe peu à peu au bain de sable, un mélange d'oxyê®"^. de gaz hydrogène biphosphoré; en chauffant à 116",7 centig.