CHAPITRE IV

170. PrtpHftttoB iê It chilenr par rayonnement et par condnctiUlité. — Tous les eorps tendent à se mettre en équilibre de température avec le milieu ambiant : ils perdent de la chaleur quand ils sont plus chauds, et ils en gagnent quand ils sont plus froids. Ces échanges de calorique peuvent s'effectuer de deux manières : ou bien le corps chauffé rayonne des vibrations caloriflques qui traversent le milieu ambiant sans être absorbées, ou bien il cède directement de la chaleur, soit aux corps avec lesquels il est en contact, toit aux parties mêmes de sa masse qui sont à une température inférieure. Le premier mode de transmission constitue la propagation par rayonnement, le second la propagation par conductibilité.

Le rayonnement de la chaleur suit exactement les mêmes lois que eelui de la lumière, auquel il est souvent uni. Les rayons calorifiques pré* leutent les phénomènes de la réflexion, de la réfraction, de l'interférence, etc., et nous ramènent nécessairement à la théorie des ondulations. Li transmission de la chaleur par conductibilité ressemble, au contraire, à l'écoulement des fluides; la vitesse avec laquelle s'effectue ce Bode de propagation dépend, en partie, du pouvoir conducteur propre à diaque corps, en partie de la différence de température qui existe entre deux points voisins.

171. Appareils theme-tteetriqnes ponr la metnre des températirei. — Quand on ▼eut rechercher les lois de la chaleur rayonnante et celles qui régissent la propagation de la chaleur par conductibilité, il est nécessaire d'avoir à sa disposition des appareils thermométriques, qui permettent de mesurer très rapidement la température en un point donné. Les divers thermomètres que nous avons fait connaître jusqu'ici, sont impropres à cet usage, car il leur fnt toujours un certain temps pour prendre la température du milieu ambiant ou des corps avec lesquels on les met en contact. Mais nous avons dans lemploi des appareils thenno^électriques un moyen de mesurer presque iattantanément la température. Ces appareils sont fondés sur le développe- JMnt de courants électriques par l'action de la chaleur» phénomène que nous ^iiadierons dans le livre suivant.

ié

Pio. 2&i. — Principe da thermo*miUtiplicateur.

Thermo-multiplicateur. — Tout appareil thermo-électrique comprend une pile thermo-électrique et un galvanomètre; rensemble de ces deux parties constitue ce qu'on appelle le thermo-multiplicateur. Cet appareil est représenté schématiqueraent dans la figure 352.

La pile thermo-électrique se compose de petits barreaux de bismuth et d'antimoine coudés à angle droit et soudés les uns à la suite des autres; ki barreaux d'antimoine sont marqués en noir sur la figure. Le système d*iu

barreau d'antimoine et de bismatk

I ^ soudés ensemble constitue un coih

pie ou élément thermo-électrh que. Si, après avoir réuni par n fil métallique les barreaux extroMi A et B, de manière à fermer k circuit, on chauffe les soadvro impaires 1 , 3, 5, situées d*un dmk côté, tandis qu'on laisse les soidures paires 2, 4, à leur température primitive, il se développe un cmrant électrique qui va de B vers A à travers la pile, et de A en B à travers k fil conjonctif. Ce fil étant enroulé autour d'un cadre vertical, au centre diquel se meut horizontalement une aiguille aimantée NS, dispositk)! ^ représente le principe du galvanomètre, le pôle nord N de Yaiguille eil dévié vers la gauche du courant, c'est-à-dire en arrière du plan de la fignv. Chauffe-t-on, au t:ontraire, les soudures paires 2 et 4, le courant qui prod naissance va de B en A par le fil conjonctif, et le pôle nord de raiguiUe est dévié du côté opposé. La grandeur de la déviation augmente avec la difirence de température des deux séries de soudures. On détermine expérimah talement, et une fois pour toutes pour chaque appareil, les déviations qii correspondent à des diflërences de température données. Cette gradaatio& étant établie, on a dans le thermo-multiplicateur un moyen de mesurer b température avec une précision et une rapidité très grandes. Il suffit, dav

ce but, de maintenir les soudures Il y ^ .r ^ I M de Tune des séries à une tempên-

ture constante, pendant qu'on fût agir sur l'autre série de soudnrtt la chaleur rayonnée à distance fV une source, ou cédée par un coffe mis en contact avec Ia|pile:b déviation de l'aiguille aimiaitt indique aussitôt la différence d^ température cherchée.

La pile thermo élecIriqiM a reçi différentes formes. Ordinaiiii— > on emploie un bien plus gnad nombre d'éléments que ceux fV nous avons représentés dans la figure 352, et« afin de réduire le Tolome dek pile, on dispose les couples par (rangées parallèles, de manière à donaffi iVnsemble la forme d'un parallélipipède rectangle O (flg. 3&3). Dans sesMb* recherches sur la chaleur rayonnante, Melloni renfermait la pile dans u

PiQ. S&S. — FiU th«rm<»-él«cirtq««. — D, B. Btau »4Uirtq««« s*adapUBi aux exirémitéa d^ U pik à raidtt des ris d^ pmsioB <f, <*, •% aiQais d*4cntBt iBokilts H H H*. — O. Bnsemkle des eo«pl«a qai coBtUla«Bt )a pile. — ji, r. Boracs ••■laiiDi^vaat Hum «tm k barreav d'aaUnolM d« pr««i€r 414m«nt,r«atT« «tvc te bismatk da dar*

TbarDM-mallipUcaMDrd* NobUl «t Ualloai.

étai métallique formé de deux tubes rectangulaires D et E, lesquels s'adap- Ivt k chaque extrémité, et sont destinés à mettre les bases de la pile à l'abri ds la chaleur qui pourrait venir latéralement. A l'aide des opercules mobiles H el H', on peut à volonté laisser arriver la chaleur sur l'une ou l'autre bcede la pile. Le tout est monté sur un support en laiton.

I^ thermo-multiplicateur est représenté dans la figure 354. La pile 0, BiiDie d'un cône évasé F, poli intérieurement, qu'on tourne vers la source oalorifique, porte deux bornes p et r, wxquelles aboutissent les fils de laiton de\ t destinés k établir la commulication avec le galvanomètre H.

Ce dernier se compose d'un fildelai- Imi recouvert de soie et enroulé un très grand nombre ëa fois autour de Faiguille aimantée, afin de mu^/tp^ter l'action déviatrice du courant. L'ai- (aille elle-même est double et forme un système asiatique, c'est-à-diro soustrait en partie à l'influence du magnétisme terrestre, ce qui donne plus la sensibilité au galvanomètre.

AiaoïLLES THBRUO-ÉLECTRIQOES. — La pile thermo-électrique décrite ciissstis ne peut pas servir dans les recherches de physiologie, où il s'agit de ■asnrer la température de parties situées profondément h l'intérieur du OM^. II a fallu lui donner une forme qui permît de l'employer dans ces circonstances, et c'est ainsi qu'on a été conduit h imaginer les aiguilletthermo'éleclriques.

U. Becquerel s'est surtout servi d'aiguillbs À soudure médiane; oti MMome ainsi une aiguille composée d'un fll de fer et d'un fll de cuivre, de aime longueur et de même épaisseur, soudés bout à bout. La soudure d'âne de ces aiguilles étant introduite dans la partie dont oD veut déterminer la température, et une ssoonde aiguille étant placée dans un milieu à teuifiratore constante, on réunit les extrémités fer far UQ fll de mSme métal, tandis que les autres tstrémités [sont mises en communication avec le ptraiiomètre.

M. Helmholtz, dans ses mesures sur la chaleur tfreloppée par la contraction musculaire, employait ^^ y

Ils couples thermo-électriques représentés figure 355. Qiacutie des aiguilles se compose d'une lame de far e, aux extrémités de laquelle sont soudées deux hmea de maillechort n, n, moitié plus courtes, et terminées en pointe afln de NMToir traospercer les tissus. M. Helmboltz disposait une série d'aiguilles

semblables, de telle sorte que la soudure a ae trouTftt dans rintérieor du muscle, et la soudure b & l'extérieur ; en réunissant deux à deux lu extrémités de chaque aiguille, on formait EÙusi une pile composée de phsienrs éléments, et traversant le muscle en expérience. Eu associant à ort appareil un galvanomètre très sensible, on a pu mesurer une élévation île •empérature de O-.OOOT.

{Les aiguilles thermo électriques ont encore reçu une autre forme dilei soudure terminale. Ct-tte disposition est représentée dans la flgnre 356: p,n. 356. '^ pointe Sde raigoilb

correspond à la «»• duredufildecoïTRf avec le fll de ter/ La figure 357 moitR l'emploi de eettetom d'aiguilles pour matrer la tempÀntun a un point d'un arke.j Les appareils th*mo - électrique) «d servi k mesurer II température des Alirentes parties dnon|l humaiD. Us ont m le thermomètre k ■e^

ipénlors ID nnpaiatd'uoirbn.— C. Alpiill«IniBwS**4u« CUre leS avanla|B

Ttta d'un T>M B. — O. Oalvanomitr». — a. Aiguilla lliia I sna ■nivanta . <• ;l. ,,.-

brasabidarirbr*. — T.Th«man>ëlnindiqiiHlUl«Dp<nnr*dtl>MD "u>*<*"^ • * IW pr

dani Uqaalla tit ploogda l'aiguilla C. Veut MTe Cmplojil

dans les cas où le iW mométre ordinaire n'est pas applicaUe, par exemple lorsqu'il s'agit de praèt la température d'oi^anes situés dans la profondeur des tissus ; 2* ils pcmettent, en raison de la rapidité de leurs indications, de suivre les variatioM passagères de la température?

171. rrspriétèt i» U ekalnr rtyoïiuU. — La chaleur rayoonaato suit dm sa propagation exactement tes mêmes lois que la lumière et poar les mèaM raisons. 11 nous suffira donc d'énoncer, sans autre explication, les p^lf^ tttioDs suivantes:

1* La chaleur rayonnante se propage eu ligue droits et son inttudi varie en raison inverse du carré de la distance de la source calorifique;

2° Toutes les fois qu'un rayon calorifique rencontre une suHaw à séparation entre deux milieux inégalement réfringents, il est rèfiécbi * partie; le rayon inciilent et le rayon réfléchi sont situés dans un inèH plan avec la normale h la surface réfléchissante, et l'augle de réflexicmMl ^al à l'angle d'incidence;

3° Les rayons calorifiques, en passant d'un milieu dans un lutiv, H réfractent comme les rayons lumineux; l'indice de réfraction Tarie ancli réfringence relative des deux milieux et avec la longueur d'onde du rijos; une même source émet des rayons de diverses rèfrangibilités ;

4* Dans son passage k travers les corps, la chaleur èprooT* um abwp-

Vut. 3S7.

Fia. SM. — Aiguilla theraa-llaclriqna k totulur* Via. SSI. - Emploi d» aiguillta 1 i '

lion qui dépend du milieu traverse et qui n*affecte pas également les rayons de différente réfrangibilité;

5® La chaleur produit, comme la lumière, des phénomènes d'interférence, de diffraction, de polarisation et de double réfraction.

Toutes ces lois se démontrent à Taide du thermo-multiplicateur de Melloni décrit plus lAOt. On étudie la loi que suit Tintensité de la chaleur en rapport avec la distance, en Usant varier la distance de la pile à la source calorifique. Pour véi'ifier les lois de la reflexion, on reçoit les rayons de chaleur sur un miroir mobile autour d'un axe vertical, iCon place la pile thermo-électrique sur le trajet des rayons réfléchis. Les expériences relaiwtB à la réftiictîon de la chaleur se font à Taide d*une substance qui laisse passer les rajons calorifiqiiea et à laquelle on donne la forme d'un prisme. Quant aux phénomènes Tabsorption, d'interférenoe, de diffraction, de polarisation et de double réfraction de la dialeur, on emploie pour leur étude les mêmes méthodes que celles qui fenrent à Tobserraftkm des phénomènes analogues de la lumière; seulement quant il 8*agit des radiations salorifiquesy il fiiut employer le termo-multiplicateur pour reconnaître la chaleur et en nasurer le degré d'intensité, tandis que Toeil de l'expérimentateur suffit pour l'observation les phénomènes lumineux.

173. SibstSBfiss dlifhiniii&M et athormuiss. — Le passage des rayons calorifiques à travers les corps et leur absorption par les milieux traversés, sont las seuls phénomènes qui méritent une étude particulière.

De même que les corps sont transparents ou opaques par rapport à la Imnière, de même il y a des substances qui laissent passer les rayons de chaleur et d'autres qui les arrêtent. Les milieux transparents sont ou incolores ou colorés ; de même, parmi les corps qui se laissent traverser par la chaleur rayonnante, il en est qui livrent passage à toute espèce de radiations calorifiques et d'autres qui ne transmettent que des rayons d'une réfrangibilité déterminée. On est ainsi conduit à distinguer des substances diathev- MaiiMetdes substances a^A^rmane^, suivant qu'elles sont transparentes ou opaques pour la chaleur. Les milieux diathermanes se divisent à leur tour Uk ihermochroïques et alhermochroïques ; les premiers sont, à l'égard de la chaleur, ce qu'est une matière colorée à l'égard de la lumière; les seconds correspondent aux milieux incolores . Nous avoD s dans le sel ^^p^im^l'exemple d'un corps à la fois parfaitement diathermane et atbermochroîque. Le noir da fumée est presque complètement athermane. La plupart des autres corps aODt thermochroïques, c'est- à- dire qu'ils absorbent les rayons calorifiques d'une certaine réfrangibilité, et laissent passer les autres.

t73«. Spectre ctleriflqie. [Rayons opto-thermiqnes et aaopto-thermiqaei.] — En plaçant sur le trajet d'un faisceau de rayons solaires un corps diathermane taillé en prisme, du sel gemme par exemple, on obtient un spectre à la fois lumineux et calorifique. Si, à l'aide de la pile thermo-électrique, on mesure Tintensité de la chaleur dans les différents points de ce spectre, on reconnaît fD*elle a sa plus grande valeur dans le rouge, qu'elle diminue peu à peu à Biesure que la réfrangibilité augmente, et qu'elle devit^ut presque nulle dans le violet. Par contre, on trouve encore de la chaleur en deçà du rouge extrême dans la partie obscure du spectre. Ainsi, tandis que les radiations chimiques s'étendent au delà des rayons lumineux les plus réfrangibles (rayons violets), il existe des rayons calorifiques encore moins réfranlibles que les rouges, et, par suite, invisibles ; ce sont les radiations ^tcures ou infra- rouges.

Nous avons construit dans la figure 358 trois courbes qui représentent, la première O^^aG l'iiiteasité de la chaleur aux différents points duspectn solaire, la deuxième At^GH rintensîtê de la lumière, et la troisième gkl l'intensité de l'action chimique. On voit que la coui-be lumineuse occops la région moyenne du spectre, depuis la raie A de Fraunhofer Jasqu'ï U raie H; l'ordonnée maximum répond ù la couleur jaune en un point sitoé entre les raies D et E. La courbe chimique s'étend bien au delà de la partie

lumiueuse du spectre et ù sod maximum dans le violet. Enfin, la coûte calorifique dépasse de l'autre côté le spectre lumineux, et son maxinoa se trouve en dehors de la limite du rouge extrême. [Il y a donc des nyim calorifiques visibles oa opto-thermiqties, qui se confondent avec lesnïoo» lumineux de même rèfrangibilité, et des rayons calorifiques obtCMrt M anopto-thermiques .\

874. numochroH. — Un prisme de sel gemme, quelle qu'eu soit Vifûsseur, donne toujours un spectre solaire dans lequel les intensités calorifique, lumineuse et chimique se trouvent réparties comme le représeott la figure 35S. Nous en concluons que le sel gemme est à la fois traDSpuol et diatherraane. Képète-t-on l'expérience avec d'autres substances tnuparentes, telles que le verre, l'alun, le feldspath, le spectre lumineux coa serve la même disposition, mais le spectre calorifique est modifié es et sens que les rayons d'une certaine rèfrangibilité diminuant d'intense à mesure que l'épaisseur du milieu augmente, et finissent par dispanîtlt tout cl fait. On voit par là que des substances optiquement incolores pnveutétre thermochroïques.

Les expériences précédentes montrent un fait remarquable: en cb«(V pointde la partie lumineuse du spectre, quelle que soit la nature du iiiili> transparent, l'intensité de la chaleur est toujours en rapport avec celle * la lumière, et elle ne varie d'une substance k l'autre que dans la région ■ deçà du rouge. Un corps diaphane, comme le verre, n'absorbe donc quf to rayons calorifiques obscurs et point de chaleur lumineuse. Si le wnt est coloré, il ne laisse passer, en fait de rayons ojito - themùfÊa. que les vibrations dont la longueur d'onde égale celle des rajwi lumineux qui traversent ; un verre rouge, par exemple, traotmet itt rayons calorifiques qui ont la même rèfrangibilité que la couleur il intercepte les rayons verls, les rayons jaunes, etc. En un mot,

r rouge, «t f , les cwj» f

réosparents laissent passer la chaleur lumineuse et la lumière en même {uantité, mais ils peuvent absorber des proportions différentes de radiations ^mopto-thermiques .

D*après les recherches de Masson et de M. Jamin, les substances transpa* rentes se rangent dans l'ordre suivant, relativement à la facilité de moins SD moins grande avec laquelle elles livrent passage aux rayons calorifiques dbscurs :

Sel gemme ^ spath fluor ^ spath d'Islande, verre, quartz, alun^ glace.

Le sel gemme laisse passer tous les rayons obscurs, tandis que la glace les absorbe presque tous. — Les corps opaques ne peuvent évidemment transmettre que des rayons infra rouges.

Lorsqu'un milieu absorbe des radiations calorifiques d'une espèce déterninée, la proportion des rayons absorbés augmente avec l'épaisseur de la couche qu'ils ont à traverser. Quant aux rayons calorifiques qui ne perdent pas de leur intensité en traversant une couche mince, ils ne sont pas absorbés en quantité notable sous une épaisseur plus grande. Il se passe là un phénomène semblable à celui que présente la lumière : un verre jaune, par exemple, transmet sans perte les rayons lumineux jaunes, quelque épaisseur qu'il ait, tandis qu'il absorbe les autres couleurs en proportion d'autant plus grande qu'il est plus épais.

Toutes les fois que la chaleur rayonnante rencontre un corps, il en résulte» emnme pour la lumière, des phénomènes de réflexion, de réfraction et d'ab- Mn|)tion. La réflexion de la chaleur à la surface de la plupart des substances ■st diffuse; une partie des rayons n'est réfléchie qu'après avoir pénétré JQsqu'à une certaine profondeur au-dessous de la surface, et comme parmi les radiations calorifiques qui se propagent ainsi dans l'intérieur du corps il m est qui sont absorbées, la chaleur réfléchie est diversement colorée suivant b nature de la substance considérée. On sait que telle est aussi l'origine de la couleur propre des corps. Il n'existe pas de corps absolument mêlafÊOthermiqueSf c'est-à-dire tout à fait noirs à l'égard de la chaleur: tous miToient au moins une partie du calorique qu'ils reçoivent et en laissent ptsser une autre portion. Le noir de fumée est la substance qui absorbe le phs toutes les radiations calorifiques ; c'est presque un corps parfaitement ■élanothermique. On trouve peu de substances qui, possédant des couleurs dentiques, soient thermochroîques de la même manière; de tels corps loat aussi rares que des milieux à la fois parfaitement diathermanes et transwrents. Les métaux, par exemple, bien que de couleurs différentes, ont la même thermocliros^e, et on doit les considérer comme leucothermi^ puisqu'ils réfléchissent tous les rayons calorifiques à peu près avec ^ale intensité.

VS. lafport aatrs !• posfoir imUfir et le peifeir absorbsit dei cerpt pesr la IUmt. — La manière dont un corps se comporte à l'égard de la chaleur, riasi qu'à l'égard de la lumière, dépend du rapport mutuel qui existe entre ■os pouvoir absorbant et son pouvoir émissif. Plus un corps est diathermane, ■oins il absorbe de chaleur. Le sel gemme, par exemple, qui a une diather- Mnéité parfaite, n'absorbe presque pas de raj'ons calorifiques, tandis que ^iioir de fumée possède un pouvoir absorbant très considérable.

, Pbjra. Béd., r 4411. 89

Quand un corps est porté à une température plus élevée que celle dn milieu ambiant, il se refroidit jusqu'à ce que Téquilibre thermique se soit rétabli ; ce phénomène prouve que le corps émet de la chaleur. Plus le pouvoir émissif ou rayonnant est grand, moins il faut de temps au corps chauffé pour se mettre en équilibre de température avec le milieu environnant.

Il existe une Corrélation nécessaire entre le pouvoir absorbant et le pouvoir émissif: 1** Le rapport des pouvoirs émissif et. absorbant est une quantité constante pour un même corps et une même espèce de rayons; 2" A la même température, le pouvoir absorbant d'un corps est égal à son pouvoir émissif.

En effet, la température maxima à laquelle on peut faire arriver un corpi

en lui ajoutant une quantité de chaleur déterminée est en raison, directe ds

pouvoir absorbant et en raison inverse du pouvoir émissif de ce corps. Cir

une substance s'échauffe d'autant plus qu'elle absorbe plus de chaleur, et

qu'elle en perd moins par rayonnement. Si donc deux corps de nature

différente mais de surface égale reçoivent la même quantité de chaleur, ks

températures T et T auxquelles ils par\âendront seront dans le rapport

T A Ei'

suivant • "mr = -â— X -p-j A. et A' désignant les pouvoirs absorbants des

deux corps, c'est-à-dire les quantités de chaleur rayonnante qui échauffant de i^ l'unité de surface de chacun des corps, E et E' représentant les pouvoirs émissifs ou les quantités de chaleur émises par l'unité de sur&œ de chacun des corps considérés quand leur température est de 1* supérieure à celle du milieu ambiant. Supposons que les corps arrivent à b même température; cela revient à poser T = T ; alors l'équation précé-

dente donne : ^, ^ ^^ = 1, d ou : — = -^.

En comparant un troisième corps avec le premier, nous aurioot de

E E'' même: -— =-r77« A A

D'une manière générale, si Ton désigne par A, A', A",A"\... les pouîoôs

absorbants d'un nombre quelconque de corps, parEyE', E", E"'...,!»»!?

pouvoirs émissifs, on a:

d'où il résulte que le rapport du pouvoir émissif (Cun corps h i* pouvoir absorbant est une quantité constante.

Cette loi n'est vraie qu'autant qu'on considère des rayons calorifiques t même longueur d'onde. Car tous les corps sont plus ou moins thermôctal" ques, et, par conséquent, n'ont pas les mêmes pouvoirs absorbants i émissifs pour les différents rayons de chaleur. Si, par exemple, la constisfe m s'applique à des rayons dont la longueur d'onde soit X, et si nous Mff' Ions Ei, E'i, E"„ E'"i et A„ A'^, k'\, A"\, les pouvoirs émissifs etibaorta* relatifs aux radiations ayant une longueur d'onde X^, nous aurons :

ETV 17// TT^t'f

Ai Ai Ai A

VT =tn|.

Il résulte de là que la qualité des rayons émis par un foyer de chaleur ne pend que de la température et non de la nature de^ce corps. Draper a xmvé l'exactitude de cette conclusion, en démontrant que les substances B plus diverses commencent à émettre des rayons lumineux à la même mpérature d'environ 525®.

Si Ton choisit pour unités de mesure le pouvoir absorbant et le pouvoir émissif d'une bsUnoe déterminée, on peut encore dire ^e le pouvoir absorbant d'un corps est égal à n pouvoir émtssijf pour les mêmes rayons et pour la même température» En effet, «w avons tu que, pour deux coi*ps à la même température, on a:

Or» en posant E' := 1 et A' = 1, on obtient:

Mélloai a démontré directement cette loi de Tégalité des deux pouvoirs émissif et ■oriMnt à l'aide de la pile thermo- électrique; en représentant par 100 le pouvoir émissif Bai que le pouvoir absorbant du noir de fumée, il a trouvé pour quelques autres substances s Talenn suivantes :

■MS OO COSPS pouvom émssif

Noir de fumée 100

Blanc de céruse 100

G)lle de poisson 91

Encre de Chine 85

Gomme laque 72

Sur&ces métalliques. ... 12

POUVOIR ftiSORIART

Pour déterminer le pouvoir énûssif, on chaufiait les substances la température de 100<> ; Ihm la mesure du pouvoir absorbant, on se servait comme source de chaleur d*une plaque b enivre chauffée à 100<*. Les nombres inscrits dans la troisième colonne se rapportent au SRI ou la plaque de cuivre était portée à la température de 400o ; de là des changements iu» le pouvoir absorbant, et par conséquent aussi dans le pouvoir émissif. Par suite de Ti^dité des pouvoirs absorbant et émissif, il suffit de déterminer Tun ou Tautre de ces Mkîents.

171. Tiiwltiloa 4e It chtlosr par condictibiUté. — Tandis que la chaleur Vjonnante se propage, comme la lumière, avec une vitesse à peine mesuible, tant elle est grande, la transmission de la chaleur par conductibilité l'offectue si lentement qu'on peut aisément en suivre la marche dans Tintéioor des corps. On constate, en outre, que la vitesse avec laquelle la cha- Nir se communique ainsi de molécule à molécule, varie considérablement Ifrant la nature des corps. Si, par exemple, nous chauffons une barre métliqae par Tune de ses extrémités, une élévation notable de température I tarde pas à se faire sentir à l'autre extrémité ; au contraire, une baguette I Terre ou de bois s'échauffe beaucoup moins et bien plus lentement dans t parties qui ne sont pas en contact direct avec le foyer de chaleur. La propagation de la chaleur par conductibilité s'explique à l'aide duprin- |ie du rayonnement particulaire. Tout corps, en tant qu'il conduit la 4tleur, doit être considéré comme étant entièrement athermane ; la molécule r>ecteroent en contact avec la source calorifique absorbe de la chaleur, lehauffe, et sitôt qu'elle possède une température un peu supérieure à celle-

des parties environnantes, elle rayonne de la chaleur dans toutes les directions; la molécule voisine absorbé une portion de ces radiations calorifiques, s'échauffe et rayonne à son tour, et ainsi de suite, de proche en proche. Nous pouvons donc envisager la conduction de la chaleur dans un corps comme le résultat d*une succession de phénomènes d'absorption et d'émission.

Cette théorie est applicable à toutes les substances, qu'elles soient diathermanes ou non, car un corps ne peut conduire que la chaleur qu'il absorbe; les vibrations calorifiques qui ne sont pas absorbées traversent librement le milieu avec la vitesse de la chaleur rayonnante ; le sel gemme, par exemple, qui possède une diathermanéité parfaite, n'est pour ainsi dire pas capable de propager la chaleur par conductibilité.

276*. Coefflcient de conductibilité intérieve. — Considérons un corps ayant II forme d'un mur indéfini, et supposons-le, par la pensée, divisé perpendiculairement à son épaisseur en tranches parallèles et très minces : vient-OD a chauffer la première tranche, la chaleur se transmettra à la tranche suivante d'autant plus rapidement que la différence de température sera pins grande ; la deuxième tranche échauffera de même la troisième, et ainsi de suite jusqu'à la dernière, que nous supposons entretenue à une teropéntuR constante par un moyen quelconque. Am bout d'un certain temps plus oo moins long, une tranche quelconque recevra autant de chaleur de la prêoèdente qu'elle en communiquera à la suivante. La température sera alors stationnaire ; par suite, la quantité de chaleur qui traverse chacune des tranches dans un temps donné, sera la même pour toutes et dépendra d'an certain coefficient qui est constant pour chaque corps, et qui mesure la conductibilité de ce corps pour la chaleur. On appelle précisément coefficient de conductibilité intérieure^ la quantité de chaleur qui passe dans ronité de temps par l'unité de surface à travers une tranche d'épaisseur égale à l'unité, et dont les deux faces présentent une différence de température de!'. Ce coefficient sert de mesure au pouvoir conducteur.

877. Coefldent de conductibilité extérieure. — Si on chauffe l'extrémité d*ane barre de forme prismatique, une tranche éloignée de la source calorifique s'échauffe plus lentement que ne l'exigerait la conductibilité intérieure delà substance considérée, car, indépendamment des phénomènes d'émission et d'absorption intermoléculaires, le corps rayonne par sa surface de la cha* leur au dehors ; la tranche considérée prend une température stationnaire, à partir du moment où elle cède, dans l'unité de temps, au milieu environnant et à la tranche suivante autant de chaleur qu'elle en reçoit de la tranche précédente.

La température à laquelle parvient un corps dépend donc, non seulement de sa conductibilité intérieure, mais aussi de sa conductibilité extérieurt.

On nomme coefficient de conductibilité extérieure^ la quantité de chaleur perdue par l'unité de surface dans l'unité de temps, quamd l'excès de température du corps sur celle du milieu ambiant est de 1\

La déperdition de la chaleur par conductibilité extérieure est un phénomène complexe, car elle dépend en partie du pouvoir émissif du corps, en partie du pouvoir absorbant du milieu environnant. Abandonoe-t-on It corps au refroidissement dans le vide, on n'a à tenir compte que de M pouvoir émissif; mais, si le corps se refroidit dans l'air» il£aataroir

larà en outre à la chaleur absorbée par ce gaz. Et alors même que ! milieu ambiant ne change pas, des corps différents prennent des tempéraires qui dépendent toujours de leurs pouvoirs émissifs, et qui, par consélent, ne font pas connaître leurs conductibilités intérieures.

i77*. Poifoir conducteur des solides. — Toutefois, on peut donner à tous les )pp8 le même pouvoir émissif, en les recouvrant d'une mince couche de i même substance (vernis ou argent). Dans ces conditions, et toutes choses {aies d'ailleurs, des corps de même section, de même périmètre, mais de ingueurs différentes, perdent, par conductibilité extérieure, dans le même tmps des quantités de chaleur proportionnelles à leurs longueurs. Consi- 3ron8 deux barres de même section et de même périmètre, mais dont Tune nt deux fois plus longue que l'autre, et supposons-les composées de subances ayant des pouvoirs conducteurs tels que, les deux barres étant iposées par une de leurs extrémités à la même source de chaleur, les atres extrémités prennent des températures finales identiques. Chaque Mlion de la barre la plus longue perdra par conductibilité extérieure deux lit plus de chaleur que la section correspondante de l'autre; donc elle Bvra recevoir deux fois plus de chaleur, et comme elle est à une distance ouble de la source calorifique, il en résulte que la première barre a un oefficient de conductibilité intérieure ou pouvoir conducteur quadruple de dui de la seconde.

Eq généralisant cet exemple particulier, nous voyons que les corps de %êmes dimensions ont des pouvoirs conducteurs qui sont entre eux dmme les carrés des distances à la source des tranches qui ont la Même température.

Cost en A*appuyant sur cette loi qu*OQ a pu comparer entre elles les conductibilités des ffirents solides. Les nombres contenus dans le tableau suivant représentent les pouvoirs lêolus exprimés en calories.

Argent 162,26

CuÎTre 119,70

Or 86,52

Laiton 38,38

Zinc 30,90

Ètain 23,58

Marbre 3,13

BUmuth 2,93

Porcelaine 1,94

Brique 1,85

Corne de vache. .... 1,46

Verre 0,81

Fer 19,35 i Plâtre 0,43

Acier 16,75

Plomb 13,82

PUtine 13,66

Charibon de bois 11,50

Ifaillechort 10,24

Guttai>ercha 0,17

Caoutchouc 0,17

Coton 0,04

Soie 0,05

Laine 0,04

177^. Condneiibilité des cristaux. — De Sénarmont a étudié la conductibilité de la hdear dans les cristaux, en les façonnant en plaques minces dont il enduisait la surface W légère couche de cire; au centre de la plaque était pratiqué un petit trou dans lequel ■ angageait un fil métallique chauffé a l'une de ses extrémités. La cire fondait à partir de ce irist central jusqu'à une distance en rapport avec la conductibilité du cristal. De Sénar- Hit a trouvé que dans les cristaux du système régulier la chaleur se propage également illdans tous les sens. Dans les cristaux à un axe le pouvoir conducteur est plus grand ^h^i Taxe que dans toute autre direction. Si donc, comme on l'a fait pour la propagation ^h tomière» on construisait de la même manière la surface de propagation de la chaleur

dans les cristaux, on obtiendrait dans le premier cas une sphère, dans le aecond an êlli{>- Boîde de révolution. Les cristaux à deux axes donneraient un ellipsoïde à trois axes inégm. 277«. Conductibilité du bois. ~ M. Knoblauch a employé la même méthode pour éta&r la conductibilité du bois, et a confirmé les résultats antérieurs de MM. de La Rî?e €t de Gandolle qui ont monti*é que le bois conduit mieux la chaleur dans le sens des fibrai 91 dans le sens perpendiculaire.

277<'. CoDdiictibiltté des liquides et des gax. — Dans les liquides et les gaz,li chaleur se propage en majeure partie par les mouvements qu'elle imprime aux molécules de ces corps. Le foyer de chaleur étant ordinairement plioê à la partie inférieure, les couches échauffées se dilatent, deviennent pin légères et s'élèvent, tandis que les couches plus froides viennent prendreh place des premières, s'échauffent à leur tour et ainsi de suite. La chaleur ei donc transportée d'un point h l'autre avec les molécules fluides ; ce modi particulier de propagation a reçu de M. Tyndall le nom de conveciim.

Pour éviter la formation des courants qui distribuent la chaleur diu toute la masse fluide, et pour apprécier l'influence seule de la conductiUilê, il faut renfermer les liquides ou les gaz dans un vase que Ton chauffe pir la partie supérieure. C'est de cette manière que Despretz a trouvé le pouvoir conducteur de l'eau environ 95 fois plus petit que celui du cuivre, ce qui donne le nombre 1,25 pour ce pouvoir exprimé en calories. De tooski liquides, c'est le mercure qui conduit le mieux la chaleur. D'après ks recherches de M. Magnus, les gaz, à l'exception de l'hydrogène, sont encore plus mauvais conducteurs du calorique.

[277"*. ApplicatloBS médictles de U condactiblUté des corps pov la dttltv.— Pim les corps solides qui conduisent mal la chaleur, il convient de citer lessibstances de nature organique, telles que la laine, les plumes, le duvet, etcd en général, toutes les matières à structure spongieuse, surtout quand ellei si présentent sous forme de filaments réunis en une masse qui emprisonne di l'air dans ses interstices. C'est la non-conductibilité des tissus de laine pour la chaleur qui les rend si éminemment propres à servir de vêtements; 3» empêchent suivant les saisons la chaleur du corps humain de se dissiperai dehors, ou la chaleur extérieure d'arriver jusqu'au corps.

Rumford a étudié la conductibilité des substances employées [dans Ifl vêtements ; de toutes les substances examinées, le poil de lièvre est cdk qui conduit le moins bien la chaleur ; viennent ensuite Tédredon, lasoie,Ii|l laine, le coton et le chanvre.

La conductibilité du fer joue un rôle dans l'emploi de ce métal chiifi au rouge pour déterminer la cautérisation des tissus ; le cautère trinsari sa chaleur aux parties qu'il touche. L'effet produit dépend de la muse à cautère, de sa chaleur spécifique et du pouvoir conducteur du métal dont 1 est formé, de la température qu'il possède au moment de son applicatios, enfin des propriétés thermiques des tissus soumis à son action.]

278. Lois da refroidissement des corps. — Tout corps que Ton porte dans ui enceinte dont la température est inférieure à la sienne, se refroidit gradeet* lement jusqu'à ce qu'il soit on équilibre thermique avec le miliea enîi* ronnant. On appelle vitesse de refroidissement d'un corps Yàbétam^ de température pendant l'unité de temps ou, ce qui revient au intoe, * rapport entre rabaissement de température et le temps correspondist

braque ce dernier dey ient infiniment petit. La vitesse du refroidissement 9$t proportionnelle à l'excès de la température du corps sur celle de ^enceinte, à condition que cet excès ne dépasse pas 20^ (loi de Newton). Si donc la température de l'enceinte est maintenue constante, la vitesse de ■efroidissement se ralentit d'autant plus que l'excès de température diminue lavantage.

Le refroidissement des corps dans l'air ou dans tout autre milieu s*opère oas l'influence de deux causes qui agissent simultanément : il y a déperdiion de chaleur à la fois par rayonnement et par conductibilité. On peut loler la première de ces causes en plaçant dans le vide le corps qui se re^ roidit ; si le refroidissement a lieu dans l'air, à la perte par rayonnement iant s'ajouter la perte due au contact du gaz. Aussi les corps se refroi^ lissent-ils beaucoup plus rapidement dans l'air que dans le vide.

Toutes choses égales d'ailleurs, la vitesse du refroidissement dépend delà ;randeur de la surface du corps et de sa chaleur spécifique. Si l'on considère les corps géométriquement semblables, leur surface est d'autant plus grande mr rapport à leur masse que cette dernière est plus petite ; dans ces condiiiDS, la vitesse du refroidissement varie en raison inverse du produit du poids du corps par sa chaleur spécifique.

Comparons dès lors deux corps de même forme et de même surface, et dont la température dépasse du même nombre de degrés celle du milieu am- Uvt : la vitesse de déperdition de la chaleur par voie de rayonnement sera iroportionnelle au pouvoir émissif des corps ; la vitesse de déperdition par foie de conductibilité sera proportionnelle au pouvoir émissif du corps et au pouvoir absorbant du milieu environnant, car nous avons tu que la conviction de la chaleur consiste dans une succession de phénomènes d'émission A d'absorption intermoléculaires. Si le refroidissement a lieu dans l'air,' le ■iiieu ambiant reste toujours le même, et on peut, dans ce cas, admettre hie la quantité de chaleur cédée à l'air par voie de conductibilité dépend oreciement du pouvoir émissif du corps. La vitesse Y du refroidissement est dors donnée par la formule :