Comparaison des pouvoirs émissir et absorbant. — La

série des corps rangés par ordre de pouvoirs absorbants est la même que celle des mêmes corps rangés par ordre de pouvoirs émissifs. Les corps qui rayonnent le. plus de chaleur sont donc aussi ceux qui en absorbent le plus. On a reconnu d'abord que les pouvoirs émhs'ifs sont proportionnels aux pouvoirs absorhanlSy au moyen de l'expérience suivante, attribuée à Ritchie. On prend un thermomètre différentiel amn (fig. 569), dont les boules sont remplacées par des réservoirs cylindriques en métal, ayant leurs bases parallèles. La base n est couverte de noir de fumée, et la base a est argentée ; entre les deux léservoirs a et n est placé un vase cylindrique AN, de même diamètre, et dont la face N est recouverte de noir de fumée, tandis que la face A est argentée.

Fig. 569.

L*expérience montre que les deux réseivoirs a et n indiquent la même température, quand le vase AN est à égale distance de chacun d'eux. On conclut deli que les pouvoirs émissifs du noir de fumée et de l'argent sont proportionnels à leurs pouvoirs absorbants. En eiïet, soient T la température du vase AN, I celle des réservoirs a etn quand ils sont stationnaires, a et fi les pouvoirs absorbants de l'argent et du noir, A et N leurs pouvoirs émissifs, et enGn d les distances aN et An, et S la surface des bases des cylindres. La quantité de chaleur que reçoit la face n, de chaque point de la surface A, est proportionnelle au pouvoir émissif de cette dernière et au pou^oir absorbant de la face n, c*es(à-^ire à An. Cette quantité dépend ensuite de la distance d, de l'étendue de la surface S, et des températures T et /. Cette quantité de chaleur est donc représentée par une expression de la forme An x F (S, d, T, /). Celle que reçoit le réservoir a est, deméme, proportionnelle à Na, et est liée aux quantités S, d, T, I, de la même manière que la quantité de chaleur reçue par l'autre réservoir. La forme de la fonction F sera donc la même, et l'on aura pour représenter h chaleur reçue parle réservoir a, l'expression Nax F (S, (/, T, /). Les quantités de chaleur reçues par les deux réservoirs étant égales quand le vase AN est à égale distance, on a la relation An x F (S, rf, T, () = Na X F (S, rf, T, (), ou An = N(/, égalité qui contient la proportion énoncée. En remplaçant le noir de fumée et l'argent par d'autres substances, on arrive au même résultat.

Ei^lllé des poovolrs émlsslffis et absorbants. — L*expérience prouve en outre que le pouvoir émissif et le pouvoir absorbant d'une même substance sont représentés par le même nombre. On emploie, pour le prouver, un appareil imaginé par Dulong et Petit pour étudier les lois du refroidissement (784). Un ballon en cuivre B (fig. 570), recouvert intérieurement de noir de fumée, renferme un thermomètre T, dont la boule en occupe le centre. La surface de ce thermomètre est revêtue de la substance dont on veut comparer les pouvoirs. On peut observer la température qu'indique le thermomètre, h travers un tube de verre t, appuyé sur un plateau ba usé à l'éraeri, et qui s'applique exactement sur le col du ballon. Le tubcr est muni d'un robinet r, auquel on adapte un tuyau en plomb , par lequel on peut faire le vide dans l'appareil. Le ballon B est plongé dans un bain dont on connaît la température. L'expérience consiste à mesurer le temps que met le thermomètre à s'élever d'une petite quantité, lorsque sa température est inférieure à celle du ballon d'un certain nombre de degrés; puis le temps qu'il met à se refroidir de la même quantité quand sa température dépasse celle du ballon, du même nombre de degrés. Par exemple, le bain étant à 10°, on porte le thermomètre à 0*, en le ))longeant dans la glace fondante, puis on l'ajuste au col du ballon, on plîuf» le tube t et l'on fait le vide. Pendant ces diverses opérations le thermo-

Fig. 570.

POUVOIK ABSORB.\I«T. 99

mètre monte; on attend qu*il ait atteint.5''. Alors on mesure le temps qu'il met à oionter de 1°. En second lieu, on entoure le ballon de glace fondante, et Ton porte le thermomètre à 10° ; on l'ajuste à Tappareil, on fait le vide, et Ton observe le temps qu'il met à s'abaisser, de 5° à 4°. On trouve que ce temps est égal à celui qu'avait employé l'instrument pour monter de l"", dans la première opération, où la différence de température était la même, mais de signe contraire. Or, l'écliauflement et le refroidissement ne peuvent provenir que du pouvoir absorbant et du pouvoir émissif du thermomètre, puisque l'air a été extrait de l'appareil; de plus, la loi de Newton (748) estapplicable pour d'aussi petites différences de température. La chaleur est donc absorbée aussi vite qu'elle est perdue par la boule du thermomètre ; d'où l'on doit conclure Tégalité du pouvoir émissif et du pouvoir absorbant, du moins dans les conditions de cette expérience, c'est-à-dire dans les limites où la loi de Newton peut s'appliquer.

Cette égalité peut encore se conclure, suivant la remarque de M. Despn^tz, de l'équilibre de température d'un corps renfermé dans une enceinte. Ce corps prend la môme température que l'enceinte, et alors il doit nécessairement recevoir par absorption autant de chaleur qu'il en perd par le rayonnement.

Fourier a expliqué de la manière suivante l'égalité des deux pouvoirs, dans UD corps dont la température est constante, quand il reçoit autant de chaleur (jo'il en perd. Considérons un rayon incident dont l'intensité est i. Le corps en absorbera une fraction ni et réfléchira spéculairement ou d'une manière diffuse l'autre partie t — «t = i(i — n) ; de sorte que les quantités n et (1 — n) représenteront les pouvoirs absorbant et réflecteur de la couche superficielle du corps. La température étant la même que celle de l'enceinle, un rayon qui se présente pour sortir possède aussi une intensité f, et une partie ni seulement, égale à celle qui a été absorbée, doit sortir pour que la température du corps ne varie pas. Il y a donc une portion i{\ — n) qui ne peut passer et qui est réfléchie en dedans, dans la môme proportion que celle qui a été réfléchie en dehors. Ce raisonnement suppose que tous les rayons sont de môme nature.

TVO. Comparaliioii des dea!K pouvoirs dans les tempèratares élevées. — Les expériences par lesquelles on a prouvé l'égalité des pouvoirs émissif et absorbant n'ont été fiiites que jusqu'à SOG"*. Or, nous savons que le pouvoir émissif varie au-dessus de cette température (752 ), et que le pouvoir absorbant change avec la nature de la source qui envoie les rayons (765); on doit donc se demander si l'égalité entre les deux pouvoirs a encore lieu aux températures élevées. Pour le noir de fumée, qui absorbe de la môme manière toutes les espèces de rayons, on peut admettre qu'il en est ainsi. Quant auxautres substances, il faudrait, d'après la théorie de Fdurier (7G0), que la nature des rayons qui se présentent pour sortir changeât avec la température, la réflexion inlérieure modifiant le mélange comme le ferait une réflexion extérieure; ce qui n'a rien d'invraisemblable. Cependant la question est assez complexe dans

iOO .CHALEUR RAYONNANTE.

certain cas. Par exemple, le blanc de céruse présente le même pouvoir émissif que le noir de fumée, et son pouvoir absorbant varie en sens inverse de son pouvoir diiïusif, qui est considérable et augmente avec la température de b source qui fournit les rayons incidente (742). II faudrait donc, pour que les deux pouvoirs fussent égaux dans les températures élevées, que le pouvoir émissif de la céruse diminuât avec la température, comme pour le borate de plomb (752). Pour que cette condition fût remplie, il suffirait d'admettre qu'il existe une diffusion intérieure soumise aux mêmes lois que la diffusion extérieure. Quoi qu'il en soit, ce point demande de nouvelles recherches.

Quand la température d'un corps n'est pas constante, c'est-à-dire quand il s'échauffe ou se refroidit, il peut se faire que l'égalilé du pouvoir absorbant et du pouvoir rayonnant n'ait plus lieu. Par exemple, si l'on expose au soleil deux disques de bois identiques, recouverts, l'un de noir de fumée, l'autre de blanc de céruse, qui ont le même pouvoir émissif, le disque noirci s'échauffe beaucoup plus vite que le disque blanc. Cela tient à la grande quantité de chaleur diffuse que réfléchit la céruse, tandis que le noir de fumée n'en réfléchit qu'une quantité à peine appréciable.

Identité de la chaleur en équilibre dans les corps. — La chaleur qui

a pénétré dans un corps dont la température est constante, ne présente plus de différences de qualités. Ces différences ne se manifestent que dans l'état de mouvement de la chaleur hors des corps, et ne sont que des états particuliers da mouvement vibratoire qui constitue les rayons. M. Lamé compare l'équilibre de la chaleur dans un corps h celui d'un liquide dans un vase; ce n'est qu'en s'écoulant par un orifice que le liquide présente des phénomènes particuliers, des vitesses variant avec la charge, et que les effets de la viscosité se manifestent.

Wi. Explication de quelques phénomènes. — Quand il fait soleil, 00 remarque que la neige fond plus vite sous les arbres et autour des buissons, que dans les endroits qui reçoivent directement les rayons solaires. M. Fusinieri a fait, en 1838, un grand nombre d'observations sur ce sujet; il a constaté que des branches de bois mort produisent le même effet que le bois vif, ce qui écarte l'idée de rinfluence d'une chaleur propre aux plantes. Ces faits lui punirent tout à fait inexplicables Melloni en a facilement rendu compte, en remarquant que les rayons émis par les branchages échauffés, sont d'une autre nature que les rayons directs du soleil , et plus facilement absorbés par la neige que ceux-ci ^ Pour appuyer cette explication, Melloni a garni de blanc de céruse la base de la pile du thermo-multiplicateur, et a fait tomber sur c«tte base les rayons d'une lampe, concentrés par une lentille : la déviation était de lô"". Ayant interposé tout prés de la pile une feuille de papier épais, gris foncé, la déviation augmenta jusqu'à 33"", 5. Les rayons moins intenses partant du papier produisaient donc plus d'effet que les rayons directs, parce qu'ils

1 Annales de chimie et de physique, t^ série, t. LXYIII, p. 344.