Note sur le coefficient de diffusion de l'émanation du radium dans l'air

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Submitted on 1 Jan 1909

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Note sur le coefficient de diffusion de l’émanation du radium dans l’air

L. Chaumont

To cite this version:

L. Chaumont. Note sur le coefficient de diffusion de l’émanation du radium dans l’air. Radium (Paris),

1909, 6 (4), pp.106-108. �10.1051/radium:0190900604010601�. �jpa-00242343�

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ment et le phénomène ^de décharge ^devient plus Important. ^Ainsi l’influence de la concentration ^sur le dépôt de l’activité induite pourrait ^être expliquée.

L’équation qui représente ^{r état de} régime ^{dans une}

courbe _gezeuse parallèle ^{aux lames doit être alors}

modifiée.

AuB différents termes de F équation primitive

D. d2n dx2+q-yn=0

il faut

ajouter un nouveau

terme, de ^même signe ^{que le termc} représentant ^la

destruction spontanée ^des particules d’activité induite.

Si le chargement ^{de nature} qui empêche l’absorption

par ^les lames est simplement ^la neutralisation de la

charge ^{de la} particule d’activité induite par ^un ion gazeux, le nombre de particules déchargées ^{dans un}

interral!e de leinps ^{déterminé sera} proportionnel ^{à la}

concentration n de ces particules ^{et aussi à la concen-}

tration des ions. Comme celle-ci est elle-même pro-

portionnelle a ^la concentration des particules, ^{le terme}

à ajouter ^à l’équation précédente ^{sera de la forme}

2013Kn2. Si le changement ^{est une} abâlomération entre 1)

particules d’activité induite, ^{le terme à} ajouter ^sera proportionnel ^{à la} puissance pième ^{de la concen-}

tration il sera de la forme 2013Knp.

Les coefficients K et K’ seraient analogues ^au

coefficient de recombinaison des ions dans les _gaz.

L’action de la pesanteur ^{sur le} dépôt de la radio- activite induite, observée par lline Curie, montre qu’il

existe des particules radioactives de grande ^dimension, cependant ^{cette action n’est} importante que lorsqu’il

peut ^s’3 produire certaines actions chimiques ^et j’ai

constaté que dans les conditions de la première ^série d’expériences, ^la présence d’humidité qui ^favorise grandement l’action de la pesanteur n’a pas ^une influence notable sur les courbes d’activation en fonc- tion de la distance, ^on pourrait donc penser que les

particules qui subissent l’action de la pesanteur ^sont

prises parmi ^celles qui pour ^{une raison} (luel-

conque ^ne peuvent plus ^{sc fixer sur les} parois ^solides,

Les expériences qui précèdent ^{ont été faites avec}

des concentrations relativenlent lrès fortes en émana-

tion ; ^{il est} probable que pour des concentrations très

faibles, l’activité linlite serait atteinte pour des dis-

tances beaucoup plus grandes, qui peut-être ^se ral -

procheraient des distances indiquées’ par la théorie

précédente.

L’étude de l’action du champ électrique permettrait également de décider si le nombre de particules ^non chargées augmente lorsque ^la concentration augmente.

On a pu remarquer ^sur certaines courbes obtenues

avec une très forte concentration en émanation, que l’activité des lames, après avoir atteint une certaine limite pour ^une distance déterminée, ^{va en diminuant}

légèrement lorsque ^{la distance entre} les lames _aug- ll1ente. Je crois que le phénomène, qui d’ailleurs est

peu marqué, ^ne provient pas d’une ^erreur expérilnen-

tale et qu’on doit l’attribuer à la présence dans le gaz de particules ^de grandes dimensions, analogues ^{a celles} qui ^subissent l’action de la pesanteur. Lorsque ^{la di -}

tance entre les lames est suffisamment grande, ^{il doit}

exister à l’état libre dans le gaz des particules agglo-

mérées entre elles ou avec des molécules _gazeuses

qui peuvent ^{servir de centres de} dépôt ^{de l’activté}

induite. Lorsque ^{la distance entre} les lames _aug- mente, le nombre de ^ces agglomérations augmente

et la concentration en activité induite susceptible ^de

se déposer ^{sur les} parois peut ^{ainsi se trouver di-} ininuée. Cette cause peut également intervenir pour diminuer la distance a laquelle ^est obtenue l’activité limite.

On voit par ^ce qui précède que le mécanisme du

dépôt de la radioactivité induile doit être assez com-

pliqué. ^{De nouvelles} expériences ^sont en cours au la- boratoire de Mme Curie, ^et j’espère qu’elles apporte-

ront de nouveaux éclaircissements sur cette question.

[Reçu le 19 avril 1909.]

Note sur le coefficient de diffusion

de l’émanation du radium dans l’air

Par L. CHAUMONT

[Faculté des ^{Sciences de Paris.}

Laboratoire de Mme CURIE].

Nous ne sommes pas ^encore fixés sur la valeur,

même approchée, ^du poids moléculaire de l’émana- lion du radium. En comparant les vitesses de passage de l’émanation el d’autres _{gaz à} travers des bouchons poreux, différents expérimentateurs ^ont trouvé pour

ce poids moléculaire des valeurs variant dans le ra p- port ^{de 1 à 3. MM. bumstead et Wheeler} (The Ame-

rican J our’nal o f Science, ^Février i9()4) ^trouBcnt

180 environ; ^l’année suivante, M. Makowcr (Philose- phical jlagazine, ^IX, page 56) ^obtient des valeurs

vatiant de 88,;) ^{a 99 ;} enfin, dernièrement, ^{M. Fer-} Lins (file ^American Journal of Science, June 1908)

donne le nombre 235.

rai repris la détermination dn eocfticient (te diffu-

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:0190900604010601

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sion dans l’air de l’émanation du radium, dans le but d’en déduire une valeur approchée ^{de ce} poids ^isolé-

culaire. Peu après la découverte de l’émanation du

radium, ^M. Hutheriord et Miss Lroohs (Transactions of ihe Royal Sociel!j of’ ^Canada, 2d Series 1901-02)

mesurèrent ^son coefficient dc diffusion dans l’air, ^ils

obtinrent des valeurs comprises ^{entre 0,08 ct 0,15,}

le prelicr ^{de ces} nombres leur semblallt le plus probable. ^{Curie et M. Danne} (Comptes ^{rendus 156,}

p. 1514, 1903) déterminèrent à nouveau cecoefn-

cicnt ; ils mesuraient la décroissance d’une quantité

d’émanation contenue dans ^un condensateur comlnu-

niquant ^avec l’atmosphère ^{par un tlibe} long ^{et fin;}

les résultats donnèrent pour valeur du coefficient de diffusion 0,10 ^{à 10°.}

Principe de la méthode.

C’est à cette méthode que je ^{me suis adressé; mais} j’ai ^{cherché al éviter les} mouvements d’ensemble des gaz dans le tube de diffusion. Ilans ce but, ^{un con-} densateur de 109 cm3 est mis en communication _par

un tube d’environ 25 cili. dc long ^{et Oe",5 de dia-} mètre, ^non plus ^avec l’atmosphère, ^{mais avec un} grand ^{ballon terme de 12 litres de} capacité, ^l’ensemble

du condensateur et du ballon étant maintenu à 0° par

un haîn de glace ^fondante.

Dans ces conditions, ^{si on} désigne lor v ^{et v’ les} volumes du condensateur ^et du ballon, _{par p} et p

les densités de l’émanation dans ces deux récipients,

la théorie du phénomène ^{de diffusion montre} que? ^et

p’ ^varient suivant les lois.

a étant la constante de temps de l’émanation et lï ⁼ D.s l

le produit du coerficient cherché par le quotient ^{de la} section du tube fin par ^sa longueur.

On déduit de ces équations générales

en supposant qu’a l’instant où l’expérience ^commence

la densité de l’émanation est nulle dans le grand ^bal-

lon et a la valeur p, dans le condensateur. Dans les

expériences ^{faites, )i étant} supérieur ^{à 100,} diffi,re

p0 peu de ^{e-(a+h)t au} début de l’expérience; ^ce qui

nous conduit à poser

Si ht 1,e h sera inférieur à 1 200

et on pourra

négliger s devant fl ; _{pour que} htl ^{1 il faut} que

t1 h ^{en prenant} pour valeurs approchées ^{D -- 0,1}

v= 100 1 --- 2;) s ⁼ 0,01 ^{il 1 au[} _que 1 ’soit ^inférieur

à 8 jours. ^{Pendant cette} période ^{la courbe} L p = f(t)

jo est une droite de coefficient angulaire - (a + h) ^il

suffit de déterminer ce cocfucient angulaire pour ^en déduire la valeur fz et par suite celle de D comme

dans les expériences ^{de Curie et Danne ; le} grand

ballon n a pas d’autre rôle que d’empêcher lt’s écoli- lements d’air dans le tube de diffusion.

Expériences.

Le condensateur employé (i’oj.ez ^la figure) ^{est ana-} logue ^{à ceux} qui ^servent habituellement ^à doser l’éma- nation du radium.

nlals de volume

plus petit. ^L’élec-

trode intérieure A est conduite en

dehors de la gla- cière, ^{à l’inté-}

rieur d’une tige

de laiton reliée au sol, remplie ^de paraffIne ^{et fer-}

111Ce par deux bouchons d’am- bre. Cette élec- trode est ainsi re-

liéc u une instal- lation électr11é-

trique servant aux mesures et com-

posée ^{d’un clec-}

tromètre à (lua- drants et d’un

quartz piezo-élec- trique. ^{L’élec -}

[rode extérieure

Fig. 1.

C est portée ^{à un} potentiel ^négatif de 4(Hj volts par l’intermédiaire d’une tige 111étalliqne D entourée d’un tube isolant de verre; elle est de plus protégée ^du

contact direct de la glace ^{par un second} cylindre ^mé- tallique ^{E relié au sol.}

Le tube de diffusion est choisi de section uniforme

et calibré à l’aide d’un inde d(1 mercure, puis ^{il est}

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fixé en F sur le condensateur. Tous les joints ^sont

faits avec un mélange de cire Golaz et de glu ^marine.

On ferme alors à la lampe l’extrémité libre du tube de diftusion et on vérifie _que l’appareil ^{est étanche. Ceci}

fait, ^on introduit l’émanation et on place séparément ^le

condensateur et le ballon dans la glacière trois heures

après, ^{on mesure le courant maximum} obtenu dans le condensateur, et on rompt le tulte de diffusion à

un trait fait au préalable ^{avec un couteau à verrue ;} puis ^on l’introduit et on le mastique dans le col du ballon; ^{on enferme ainsi dans} l’appareil ^{de l’air sec}

à 0° et sous la pression atmosphérique que l’on ^note à ce moment. L’appareil ^{est recouvert de} glace ^et

abandonné ; ^le lendemain, la lecture du courant de saturation montre qu’il n’y ^a pas de pertes ^d’émana- tion pendant ^cette première période qui aurait pu ^être troublée, _{et, par} suite, qu’il n’y ^a pas ^eu de correc-

tion à faire du fait que la densité initiale de l’émana- tion dans le ballon n’est pas nulle. Il ne ^reste plus qu’a ^{mesurer le courant une ou} deux fois par jour, pendant ^{8 à 10} jours, ^{et a tracer la courbe en} portant

les temps ^{en abscisses et les} logarithmes ^{des courants}

en ordonnées.

Résultats.

Les courbes obtenues sont très bonnes et permet-

tent une grande approximation ^{dans les calculs; une} première expérience, ^{faite sans} ouvrir le tube de dif- fusion, ^{a donné} a = 2,061 X 10-6; ^{en admettant}

cette valeur, deux expériences, ^{faites avec des tubes}

de longueurs différentes, ^{ont donné} pour D, ^l’une 0,1015, ^la pression ^{étant de 759 mm., et l’autre} 0,1008, ^la pression ^{étant de 767 mm.} Si l’on fait la correction en admettant que le coefficient de diffusion

est inversement proportionnel ^{à la} pression, ^{on a,}

pour D ^à 760 _mm., les deux valeurs 0,1014 ^et 0,1017.

Conclusions.

Nous admettrons le nombre 0,1015 pour valeur ^du coefficient de diffusion de l’émanation du radium dans l’air sec à 0° et sous la pression ^{de 760 mm.}

Si pour différents _gaz ^{on forme le} produit ^{du coef-}

ficient de diffusion ^dans l’air à 0° par la racine carrée du poids moléculaire, ^{on voit} que ^ce produit ^{est à} peu

près ^{constant ou tout au moins ne varie} pas d’une

façon ^{continue avec le} poids moléculaire, ^ainsi que le montre le tableau suivant :

En exceptant l’éther, ^les produits ^sont voisins de

0,90; ^{si on admet cette} valeur pour l’émanation du radium, ^le poids moléculaire correspondant ^{est de 80.}

Ce nombre ne peut ^être considéré que comme assez

grossièrement approché, ^{car la loi} DB/M== ^constante

n’est pas rigoureusement ^vérifiée; cependant ^{il semble}

bicn que ^ce soit là un ordre de grandeur ^du poids

moléculaire.

Des expériences ^{faites au} laboratoire de Mme Curie par 1B11. Bruhat (Voir le ^Radium, 6-1909) ^{ont montré}

que l’émanation de l’actinium ^se diffusait suivant les mêmes lois _que les gaz ^non radioactifs. Il est probable qu’il ^{en est de même} pour l’éman,ition du radium; il

en résulte une plus grande certitude pour les valeurs des poids moléculaires de ces substances _que l’on oh- tient à partir de leurs coefficients de diffusion.

D’un autre côté, ^{il est à} remarquer que les expé-

riences de M. Makower ont conduit à un résultat assez

voisin ; ^ces expériences ^sont les seules où l’émanation

a été comparée ^à plusieurs ^{autres gaz et oli, au lieu} d’appliquer brutalement la loi de Graham, ^{on a dé-}

terminé expérimentalement la loi de variation du poids

moléculaire avec la vitesse de diffusion a travers le bouchon poreux considéré.

Ces deux raisons peuvent ^{donc nous donner un} peu confiance en ces résultats et il semble assez légitime

d’admettre pour poids moléculaire de l’émanation du radium une valeur comprise ^{entre 75 et 100.}

Ce travail a été effectué au laboratoire de physique générale de la Faculté des sciences de Paris, dans le courant de l’année 1908, ^et je ^{tiens à remercier}

Mme Curie et M. Debierne pour les conseils éclairés

qu’ils ^{m’ont donnés} pendant ^{le cours de ces re-}

cherches.

[Reçu ^{le 9} avril 19091.