RAYONNBMIIIT DE LA CHALEUR A TRAVERS LES MILIEUX

une plaque d'acide citrique. En effet, pour mettre cette propriété dans toute son évidence, il n'y a qu'à approcher la lampe et produire à travers le yerre diaphane une forte déviation, une déviation de 30®, par exemple, puis interposer une lame d'alun en l'appliquant contre le verre diaphane, on verra alors l'index tomber inunédiatement à 0®, ou se soutenir à une faible fraction de degré.

Gela posé, que l'on substitue à la lame de verre une plaque d'acide citrique, et qu'on répète l'expérience de l'interposition de l'alun lorsque le galvanomètre marquera 30o par Faction de la chaleur rayonnante à travers cette plaque d'acide citrique, l'index ne descendra que de 2 ou 3^ par cette interposition» Ainsi, les rayons sortant xle l'acide citrique se transmettent par l'alun, tandis que ceux sortis du verre sont arrêtés par l'alun. En variant la nature des plaques, on trouve des résultats ana* logues.

Ces faits peuvent s'expliquer en admettant que la flamme contient plusieurs sortes de rayons calorifiques^ et que les corps diaphanes les plus incolores, tels que l'alun et l'acide citrique, possèdent une véritable coloration calorifique en vertu de laquelle ils interceptent certains rayons et en transmettent d'autres. Quand cette espèce de coloration invisible, que l'on peut appeler, d'après M. Ampère, diathermansie, est analogue dans les deux substances différentes qui forment le couple de plaques superposées, les rayons sortent de la lame antérieure avec une diathermansie qm les rend aptes à traverser facilement la lame postérieure. Mais si les deux substances ont une diathermansie en quelque sorte opposée, les rayons émergents de la première lame sont absorbés plus ou moins complètement dans l'intérieur de la seconde.

C'est ainsi que si l'on a une plaque de verre rouge qui ne laisse passer que les rayons de lumière de couleur rouge, et qu'on applique dessus un verre qui ne laisse passer que des rayons d'une couleur différente, des rayons verts, par exemple, on produira une obscurité complète, parce que les rayons rouges, après avoir traversé la première lame de verre^ seront arrêtés par la deuxième, vu que celle-ci ne laisse passer que les rayons verts. Quant aux couleurs proprement dites, M. Melloni prouve par des expériences analogues qu'elles ne sont point telles pour la chaleur rayonnante, car elles éteignent la même proportion de toutes sortes de rayons, et agiissent ainsi sur la transmission calorifique comme le font les matières brunes sur la transmission de la ttitnière.

MO TRATIt OB PHTHQOE.

S57* Propasitimi, -*• « La chaUur rayotmsiito ésianée d'Qn« » soiaroa n'a pas toujours la même couleur eatoriftque, ou, n Ton

• ▼eut, la même diathermansie que tes rayoas émanés d'une

• autre source. »

En effet, que Ton reprenne les trois plaques d'alun, de sel gemme et de cristal de roche, que Ton change la source rayonnante en mettant, au lieu de la lampe Locatelli, le platine incandescent, et qu'on rapproche plus ou moins le support 8^ aRn de reproduire Sù^ de déviation par l'influence directe des rayons calorifiques ; si alors on fait passer les (rois plaques derrière Ton* verture de l'écran E, on trouve que Faiguille aimantée tombe à 0* pour l'alun, s'élève à it^ pour le sel gemme, et retombe 4 13 ou 14« pour le cristal de roche.

La même expérience éunt répétée sur les rayons lancés par la lame de cuivre à 400* de chaleur, donne une transmission nulle pour l'alun, et 1 à 2® seulement pour le cristal de roche; mais l'index se soutient encore à 2S* lorsqu'on interpose le sel gemaae.

Ainsi, les rayons de chaleur lancés par un métal incandescent et ceux d'un métal chauffé à 400» passent à travers le cristal de roche et l'alun en proportions très-différentes des rayons de la flamme d'huile n* 269 ; ils ont donc les mêmes propriétés que possèdent les portions de rayonnements calorifiques de cette flamme transmises par les divers écransdiathermanes, c'estâ-dfre que la chaleur rayonnante possède une diathermansie particulière A la source dont elle tire son origine.

Prùpontion. •— « Le sel gemme est un diathermane universel, f> c'est'A-dire qu^l laisse passer librement toutes les espèces de » rayons calorifiques. »

En effet, on vient de voir que le sel gemme donne à toutes les sources une transmission invariable de SB** sur 30; ce corps devrait donc transmettre, selon toute probabilité, une propor* tion constante de toutes les espèces de chaleur émergentes des divers écrans diathermanes exposés aux rayonnements de la flamme. Cela se vérifie effectivement lorsqu'on répèle sur cette substance les expériences que nous avons indiquées plus haut en parlant des transmissions par deux écrans successifs. Le ael gemme est donc un véritable milieu diathermane sans dtather^ mansie^ transmettant également toutes sortes de rayons calorie fiques.

Observation L — Il parait que la plufMirt des autres corpi mm

FflAfOHftHEft n LA. GBftLSim «ATOlQf ANTB. m

sont que des diatliennan^s partiels, c'est-à-dire qu'ils ne laissent passer que de certaines espèces de vayons calorifiques.

258. Obsertfadon IL — Malgré l'expérience du Terre noir, M« Mellotii admet qu'il n'y a guère de corps diatbermanes que puroti les eorgfê diaphanes, et que ceux-ci sont ordinairement pltta ou moins diathermanes*

DufrM des hmau régions, «r* Le froid des hautes régions est en partie une conséquence des principes précédents. En effet, en ▼crttt da ces principes, on yoît que l'air étant un corps diatbermane^ les rayons du soleil ne font qne trsrerser l'air et arriver an sol sans avoir échauffé l'atmosphère. Ce gax ne reçoit donc la chaleur que de ion contact avec le sol qni s'échauffs de plus en plus en recevant ainsi les rayons sdbires. Mais cette chaleur ne se eonamuniquCt bien entendu, qu'aux couches les plus basses de l'atmosphère, de sorte qu'à une grande hauteur^ telle que celle de certaines montagnes, l'air est à une température à peu pièségaleàO.

D'aJMts cela, examinons ce qui aura lieu sur le plateau d'une psreiUe montagne. Les rayon» du soleil» en tombant sur le plateau| échaufferont sa s^rCiCe, et celle*ci, à son tourt échauffera la touche d'air qui pose sur elle ; mais cette coUche sera bientôt enlevée par les courants d'air de l'atmospfaWe et ren>placée par de l'air nouveau^ L'atnMMphère est sans cesse en mouvement^ surtout dans les hautes régions. Ainsi M. GayLussac, dans son aseenaioB an aérostat» trouva qu'il faisait au moins une lieue à l'heure f qooiqu'à terra l'air paraissait pariaitenMnt tranfBiUo#

4>r» tout autour du phrtèau dont il s'agit» la température étant à 0, l'air nouveau qui y arrive amènera cette température et refrindira toute sa surface. Ainsi cette surface Mtoa eonstamment eotveienue à «me température trèaJiasse.

§11. — pHÉlYOUiNES DK LA CHALEUR RATOKNANTK A LA SURFACB

BES MIUKCX OU ELLB XAlONaE.

Lorsqu'uQ faisceau de rayons de chateur tombe sur une sur^ face» quelques-uns se réfléchissent et les autres pénètrent la surface* Ainsi nous avons ici à examiner deux choses, la réflexion et la transmission du calorique.

jo nâiit DE nmiQiiB.

1* Béflexian de la AaUur.

Nous allons d'abord noua occapor de la direction des rayons léfléchisy et ensake nous étudierons l'intensité de ces rayons.

259. Proposition. — « La direction du rayon réfléchi et celle » du rayon incident font des angles ^^ux ayec la normale à la » surlace du miroir. »

Pour démontrer cette proposition, on prend deux miroirs pft> raboliques M et M' {fig. 388^ Nous avons &it connaître ces miroirs à la fin du n^ 250. On les place â une distance de 8 ou 10 pieds l'un de l'autre, et l'on met devant l'un de ces miroirs, à peu près au foyer f, un corps incandescent tel qu'un boulet rouge ; ensuite, se transportant près de l'autre miroir, on cherche à recevoir sur un verre dépoli l'image du boulet rouge. Ayant trouvé le point/ où se forme cette image, si l'on y place un corps combustible comme de l'amadou, il prend feu à l'instant. Cette ignition vient de ce que chaque rayon de chaleur /'M', après être tombé sur le miroir AT, est renvoyé dans la direction M'M sur l'autre miroir, qui, ensuite, le réfléchit dans la directionyiML sur le corps combustible. Ce phénomène n'a lieu qu'autant qu'on place celui-ci au point où se formait l'image sur le verre dépoli. Or nous savons que cette image n'est formée que par des rayons de lumière qui font sur l'un et l'autre miroir des angles de réflexion égaux aux angles d'incidence. Donc, puisque les rayons de chaleur se concentrent au même pointyque les rayons de lu» mière, on peut en conclure que ces rayons de chaleur font aussi sur les d^ux miroirs des angles de réflexion égaux aux angles d'incidence.

On peut remplacer maintenant le corps incandescent f par un corps simplement chaud qui ne répande pas de lumière, comme une fiole pleine d'eau chaude. Si l'on place alors la boule b {fig. 385) d'un thermomètre différentiel au même ^ovaif(fig. 388) où avait lieu tout à l'heure la combustion de l'amadou, on verra ce thermomètre indiquer par sa marche une élévation de température qui ne peut venir que des rayons réfléchis ; car les rayons venus directement de/*', frappant également les deux boules du thermomètre, ne peuvent le faire marcher. La chaleur obscure se réfléchit donc aussi bien que la chaleur incandescente, en faisant l'angle de réflexion égal à l'angle d'incidence, puisque la concentration de cette chaleur obscure a encore lieu au même point que celle de la lumière.

POUVOIR RËFLtCSflISSANT. 333

Passons maintenant à Tintensité de la chaleur réfléchie. Cette intensité dépend de ce qu'on appelle le powoîr réfléchissant des corps.

^60. Définition. --^ On appelle pouvoir réfléchissant des corps là faculté plus ou moins grande qu'ils ont de réfléchir la chaleur.

Problème. -^ « On demande de déterminer par l'expérience le » pouvoir réfléchissant des corps. »

Solution. — Pour examiner le pouvoir réfléchissant de plusieurs substances, on prend des miroirs concaves faits avec ces substances, et on les présente chacun à un vase de verre plein d'eau bouillante; enfin on met un thermomètre différentiel au foyer de chacun d'eux. Cela posé, le miroir dont le thermomètre marque la plus haute température, est celui dont le pouvoir réfléchissant ^J' '® pï"« grand. On trouvera de cette manière que le pouvoir îéfiéchissant du cuivre est plus fort que celui du fer, et celui du fer plus grand que celui du plomb. Par ces expériences, on a re» connu que plus le poli d'une surface métallique est parfait, plus le pouvoir réfléchissant est considérable. En général, les corps qui réfléchissent le mieux la lumière, réfléchissent aussi le mieux la chaleur^ et, comme nous le verrons, ceux qui absorbent le mieux la lumière^ sont aussi ceux dont les pouvoirs absorbants et émissîfs sont les plus considérables.

Proposition. — « Les miroirs métalliques réfléchissent égale* » ment toutes les sortes de rayons calorifiques. »

C'est encore l'appareil de M. M elloni qui sert à constater cette vérité. Seulement, pour effectuer les expériences relatives à la réflexion des rayons calorifiques avec cet appareil, il faut incliner la pile en la dirigeant comme on le voit en P' (fig. 387). Dans cette disposition, il est facile de voir que la pile est soustraite à 1 action directe de la source S', et que les seuls rayons de chaleur qui viennent frapper le support Si peuvent parvenir à la face an* térieure Xy s'ils trouvent sur ce support un corps g susceptible de les réfléchir. Ceci compris, M. Melloni disposa sur le passage gx des rayons réfléchis par diverses plaques de métal poli, et placées successivement sur le support S|, des lames minces de mica, de verre, de chaux sulfatée, et d'autres corps dont il con* naissait les pouvoirs diathermiques pour les rayons directs dé la source S'; et les rapports entre ces pouvoirs ne varièrent pas d'une manière sensible. Cette expérience fut répétée avec un égal succès sur les chaleurs rayonnantes du platine incandescent et du cuivre noirci chauffé à 400<> et à lOO*". Quant aux rayons de la flamme d'huile, il suffit d'ôter le réflecteur de la lampe Loca-

934 THAITÉ M MTWQinB.

tclll, après Taroir approchée de la pile, et d'obserrerlet tranamissioQS de la chaleur au travers d'une série de corps ; car, lorsqu'on a eu soin d'approcher convenablement la lampe, on trouve ces transmissions parfaitement égales à celles qu'on obtiept au moyen de la lampe munie de son réflecteur. Les miroirs métalliques ne changent donc pas, dans l'acte de la réflexion, les rapports de quantité qui existent entre les différentes espèces de rayons calorifiques transmis par divers milieux doués dediathermansies différentes, c'est-à-dire qu'ils réfléchissent également toutes sortes de chaleurs rayonnantea.

2" Transmission de la chaleur.

Mous suivrons ici le même ordre que pour la réflexion ; Moa oous occuperons d'abord de la direction, et ensuite de riotenaité du rayon transmis au travers d'une surface*

aSl. Proposition. — « Quand la chaleur traTtrM la lurfae* de • séparation de deux milieux diatberiiuuiei,elle ae réfraete tourné » la lumière. *•

En effet, si on présente une loitille mn {fig. 369) en tel gemme à une source de chaleur A, on trouvera toujours im p^inÉ F tel qu'en y plaçant une des boules du thermomètre différentiel, celui- ci s'élèvera d'un certain nombre de degrés trèe««meîUes, taadis qu'ailleurs il n'y aura aucun effet. Ainsi, les rayime de ckahnir envoyés par A smt réfractés et rassemblés par la lenûUe en un même point F. Cette expérience ne réttaek pas bien afiae une lentille de verre, parce que le verre est bien moins dta» thermane que k sel gemme. M, Melloni a auaai étudié la léfrae» tioA de la chaleur avec un prisme de sel gemme, et a trauvé q«e les diverses aortes de rayons calorifiques sont diveraement réfriMi» gibles. Tout ce que nous avons donné jusqu'ici de M. Mdlatti ee trouve dans le tome 68 des Annaks éâ chimie H io phyd^êo^ page 6, et dana le tome 65, page 837.

La quantité de chaleur qui traverse une surEiKe dépend de ee qu'on appelle poutwr absorkani.

863. Définùùm I. — On appelle fomvoir aisariani hi iaeulté phts on moins grande qu'ont les surfaces des corps de se laiaser pénétrer par la chaleur rayonnante extérieure. ' D^inition IL -^ On appelle poutfoir émisstfïk faculté plua on moins grande qu'ont lea surfaces des corps de laisser rayonner au dehors la chaleur de leur intérieur.

POUVOn iWIftiF R AMMBART. Uê

Prapoiiiion» ««- « Le poaToir abaor]>aBt m éiSktt probtble* » ment pas ctteadellencttl du pou? oir Anittif . ••

En effet, prenons pour exemple Tor ; si Ton veut connaître ■on pouvoir émisiif, on revêtira d'une légère feuille d'or battu une source de chaleur, comme une boule de Terre creuse pleine d'eau bouillante, je suppose; et, présentant un tbermoinètre à une certaine distance de cette source^ on examinera ce que cette source émet ou lance de chaleur sur le thermomètre. Mais, pour avoir une idée du pouvoir absorbant de l'or, c'est sur la boule du thermomètre que l'on collera la feuille d'or, et non sur la source ; et l'on verra, par la marche du thermomètre dans cette circon* stance, ce que la feuille d'or laisse passer de chaleur dans Tinté* rieur de l'instrument. Or, ces deux expériences ne diffèrent que par la distance du thermomètre à la feuille d'or échauffée par la source, à savoir, que dans la deuxième expérience elle touche le thermomètre, et que dans la première elle en est à une certaine distance.

Donc ces deux e3q>ériences, et par conséquent ces pouvoirs absorbants et émissifs qu'elles font eonnatire, ne diffèrent pas essentiellement.

263. Problème. — « On demande de déterminer les pouvoirs » émissifs des corps. »

Pour résoudre ce problème^ on prend un vase carré dont les quatre faces latérales soient très-mipces et recouvertes de substances différentes, l'une de verrei l'autre de papier, la troisième de quelque autre substance» comme de fer poli» etc. ; toutes ces substances doivent former elles-mêmes des couches épaisses pour qu'elles puissent bien prendre la température de l'eau dont on doit remplir le vase. On prend de plus un réflecteur Y (n*250}devant lequel on se propose de placer le vase c à la distance d'environ 3 pieds {fig. 390). Mais auparavant , pour trouver le foyer où se réuniront les rayons de chaleur lancés par ce vase sur le réflec^ teur, on mettra pour un moment une bougie allumée i la place du vase, et on cherchera i recevoir sur un verre dépoli l'image de cette bougie formée par le miroir YB; ensuite on placera à l'endroit où se forme cette image la bouley* d'un tbermoinètre différentiel gf; enfin on substituera le vase c à la bougie, et on le remplira d'eau chaude dont la température sera accusée par le thermomètre ^ Maintenant, sans changer la distance de ce vase au miroir, on tournera successivement chacune de ses quatre iaces vers celui-d. On trouvera de cette manière que bien que

38é TAArrÉ DE PHT8IQUB.

ces diwtneê faces soient à la même teiupératore, puisqu'elles sont CD contact avec la même masse d'eau, cependant elles pro* duiseot des effets bien différents sur la boule /du tbermomètre différentiel ; ainsi celui-ci montera de 6 ou 7 degrés, par exemple, quand on tourne la face noire vers le miroir, et ne montera que de 2 ou 3 degrés, je suppose, quand on y tourne la face en fer

poli.

De cette manière, en représentant par 100 la quantité dont a été élevé le ihermomètre par le rayonnement du noir de fumée, on trouve que les élévations du même thermomètre produites par le rayonnement des autres substances seront proportionnellement représentées par des nombres plus petits, comme on le voit dans le tableau suivant :

Noir de fumée. • • . . • 100

Eau 100

Papier à écrire 98

Crown-glass. • 90

Encre de Chine 88

Eau glacée 85

Mercure 20

Plomb brillant 19

Fer poli 15

Etain, argent, cuivre, or. . . 12

On trouve, de cette manière, qu'une même substance peut avoir des pouvoirs émissifs fort différents, suivant l'état de sa surface ; ainsi^ une plaque de métal poli a bien moins de pouvoir émissif qu'une plaque du même métal dépoli.

La méthode précédente est de Leslie ; celle de M. Melloni n^en^ difière pas beaucoup. Ce physicien commence d'abord par armer d'un réflecteur conique AB {fig. 391), en forme d'entonnoir, Textrémité de son thermo-multiplicateur qui est tournée vers les sources de chaleur ; ensuite, après avoir rempli d'eau chaude le vase carré de Leslie, M. Melloni le pose sur le support S' {fig, 387 ) que l'on éloigne jusqu'à l'extrémité R' de la rainure. En tournant le support sur son axe, le vase présente successivement les quatre faces latérales au réflecteur conique du thermo-multiplicateur P, et produit à chaque fois une déviation différente. Ensuite, M. Melloni a cherché, par une méthode que l'on peut voir dans le tome 53 des Annales de physique et de chimie, pages 23 et suivantes, les rapports des quantités de cha-