Sur le phénomène de la surchauffe cristalline du soufre et la vitesse de transformation du soufre octaédrique en prismatique

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Submitted on 1 Jan 1884

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Sur le phénomène de la surchauffe cristalline du soufre et la vitesse de transformation du soufre octaédrique en

prismatique

D. Gernez

To cite this version:

D. Gernez. Sur le phénomène de la surchauffe cristalline du soufre et la vitesse de transforma- tion du soufre octaédrique en prismatique. J. Phys. Theor. Appl., 1884, 3 (1), pp.286-292.

�10.1051/jphystap:018840030028601�. �jpa-00238244�

286

Il résulte de ce calcul que ^mon

expérience

conduisait en réalité

au nombre

inférieur cette fois de

1 500

^{environ aux valeurs trouvées} par lord

Rayleigh

^{et MM.} Kolilrausch.

L’action

chimique

^d’un

ampère

par

seconde,

^{ou d’un}

couiloiiib,

serait donc

SUR LE

PHÉNOMÈNE

DE LA SURCHAUFFE CRISTALLINE DU SOUFRE ET LA VITESSE DE TRANSFORMATION DU SOUFRE

OCTAÉDRIQUE

EN PRISMA-

TIQUE ;

PAR M. D. GERNEZ.

Certains cristaux

éprouvent, lorsqu’on

^les

^chauffe,

^{une transfor-}

mation en éléments cristallins d’une forme différente. Ce

change-

ment se

produit brusquement

^{à une}

température

déterminée pour

quelques-uns,

^par

exemple

^{dans le cas de la} boracite étudiée ré-

cemment par ^M.

Mallard; j’ai

^reconnu

qu’il

^{en est}

qui

^{se com-}

portent

autrement : tel est le soufre

octaédrique,

pour

lequel

^l’action

de la chaleur

qui

^est nécessaire au

phénomène n’est pas suffisante,

de sorte

qu’à partir

^d’une

température

déterminée il est dans un

état

d’équilibre

instable que

je proposerai

^de

désigner

^{sous le}

nom de

surchauffe

cristalline et

qui

^{cesse, comme la surfusion et}

la

sursaturation,

^{au contact d’une}

parcelle

cristalline de la forme que l’on ^veut.

produire.

On sait

depuis longtemps

que ^le soufre

octaédrique,

^{chauffé à}

une

température

^{voisine de son}

point

^de

^fusion,

^se

change

^en

prismes

^très

petits,

^{et de}

transparent

devient opaque. ^{Tous ceux}

qui

^{ont écrit sur ce}

sujet

^{sont unanimes à attribuer ce}

changement

à l’intervention seule de la

chaleur,

^{mais ils diffèrent}

d’opinion

sur la

température

^à

laquelle

^{il sc}

produirait.

^{Si ron s’en}

rapporte

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:018840030028601

287

aux assertions les

plus

^récentes

(i),

^{le soufre}

octaédrique

^chauffé

vers 110° devient

prismatique,

^tandis que l’on ^trouve dans les ^an- ciens Traités de Chimie que ^cette translormalloii s’effectue à 100°.

Câette

divergence

d’assertions ne tient pas ^{à une erreur} d’observa-

tion ;

^{car, si} l’on chauffe du soufre

octaédrique

^sans

prendre

^de

précaution spéciale,

^{soit à i oo°, soit à 110°, ou aux}

températures intermédiaires,

^{on constate}

qu’il peut

^se faire que la transforma- tion se

produise,

^tandis

qu’il peut

arriver aussi

qu’à

^{ces diverses}

températures,

^{et même}

après

^{une action} de la chaleur

longtemps prolongée,

^{on n’observe aucun}

changement.

Il y ^a

évidemment,

dans cette

expérience,

^{une cause} occasionnelle

qui

^a

échappé

^aux

observateurs et

qui

^fait que ^{les uns ont} pu voir le

changement

^se

produire

^à

^100°,

^tandis que d’autres ^ne l’ont constaté

qu’à

^110°.

D’un autre

côté,

s’il était vrai que l’action de la chaleur inter- vînt seule pour

produire

^le

changement

des octaèdres en

prismes,

il en résulterait évidemment

qu’il

^serait

impossible

^de

produire

des octaèdres ^aux

températures supérieures,

^{soit à} 1 oo(), soit à 1 i o°.

Or, j’ai depuis longtemps

^établi

( 2)

que

si,

^{dans du}

soufre

d’origine quelconque,

^{maintenu en}

surfusion,

^{on introduit}

un germe cristallin

octaédrique,

^{on le voit se}

développer jus- qu’à

solidification

complète

^{de la}

quantité

^{de soufre}

employée.

Cette

expérience

^{ne demande} pour ^réussir

qu’un

peu de

soin,

^car

il faut éviter de semer d’autres cristaux que des

octaèdres,

^{et de la}

patience, puisquel’accroissementdes

^octaèdres estextrémementlent si le soufre a été chauffé à haute

température :

^elle

réussit,

^{du reste,}

quclle

que soit la

température

^{du soufre}

surfondu,

^{ne fût-elle} que de

quelques

dixièmes de

degré

inférieure au

point

^{de fusion du}

soufre

octaédrique.

^A

quoi

^{tient cette} contradiction entre le fait que

je

^{viens de}

rappeler

^et la transformation des octaèdres en

prismes? Uniquement,

^comme

je

^{vais le}

démontrer,

^{à ce} _{que les}

expérimentateurs qui

^{l’ont réalisée}

introduisaient;

^{sans s’en} aller-

cevoir,

^{la cause} déterminante du

phénomène :

^une

parcelle

^de

soufre

prismatique.

En

effet,

^{si l’on}

prend

^les

précautions

nécessaires pour que ^le

(’ ) ^M. MALLARD, Action de la chaleur sur les corps cristallisés ( Journal ^de Physique, ²⁶ série, ^t. II, P. 217).

(2) Comptes rendus, ^t. LXXX, p 217.

288

soufre

octaédnque

^ne soit soumis

qu’à

l’action de la

chalcur,

^on

reconnaît

qu’on peut

^{le conserver}

jusqu’à

^son

point

^{de fusion sans}

qu’il éprouve

^de

transformation,

^même

lorsqu’on

^le chauffe pen- dant des

journées

entières au-dessus de ioo". Il suffit pour cela de le

préserver

^{du contact de}

parcelles,

^si

peti tes qu’on

^les suppose, de soufre

prismatique.

^{L’action de la chaleur est donc}

impuissant(,,

à

produire

^le

phénomène,

^{il n’en est}

plus

ainsi dès

qu’on

^touche

la masse

octaédrique

^{avec une}

parcelle

^{de soufre}

prismatique ;

^aus-

sitôt,

^à

partir

^du

point

^de contact, la transformation se

produit

^et

gagne de

proche

^en

proche

^{toute la masse. Cette}

expérience

^réussit

à coup ^{sûr et elle}

présente

^des caractères un peu différents suivant

l’origine

^{du soufre}

octaédrique employé.

^{Si l’on}

opère

^{sur du soufre}

qui ^n’ait,

^{avant de} cristalliser en

octaèdres,

^{été chauffé} _{que peu}

au-dessus du

point

^de

^fusion,

^à 13on par

exemple,

^{on ne}

peut

pas suivre les

progrès

^{de la} transformation dans le bain

liquide

^{où elle}

s’efl’ectue : le soufre transformé reste translucide à

chaud ;

mains, dès

qu’on

^{le retire de ce bain} pour le ^{ramener à la}

température ^ordinaire,

on voit immédiatement Manchir et devenir opaque ^{toute la}

partie transformée,

^{comme si les éléments}

prismatiques

^{étaient restés}

réunis et ne se

séparaient qu’au

^{moment du} refroidissement. An

contraire, lorsque

^{les octaèdres}

proviennent

^{de soufre}

primitive-

ment chauffé à ^une

température élevée,

^on

peul

^{suivre la marche} de la dévitrification dans le bain oû elle se

produit,

^{car la masse}

translucide devient

graduellement

opaque ^{au moment même} de la transformation.

Dans tous les _cas, cette

propagation

^du

phénomène,

^de

proche

en

proche,

^sous l’influence des éléments successivement transfor-

més,

^montre bien que l’action seule de la chaleur n’est pas suffi-

sante pour ^le

déterminer;

^{car, s’il en était}

ainsi,

^on l’observerait simultanémen t sur tous les

points

^{de la masse}

qui

^{sont à la mèn-.e}

température,

par

exelnple

^{sur toute la} surface extérieure d’un cv-

lindre de soufre

plongé

^{dans un bain de}

température

^uniforme.

Ainsi,

^{l’action de la}

chaleur, qui

^est nécessaire à la

production phénomène,

^n’est pas suffisante ^et le contact d’une

parcelle

^cris-

talline

prismatique

le détermine.

Ayant

^un moyen de déterminer ^à coup ^sûr la transformation des octaèdres en

prismes,

^{il est alors facile de donner aux recherches}

une direction

méthodique.

^{Je vais}

présenter

sommairement les

289

principaux

résultats de cette

étude,

_que

j’ai

^{réalisée avec} les ap-

pareils qui

^m’avaient servi dans ^mes recherches ^sur la vi tesse de solidification du soufre

( 1 ).

1° Détermination de la

tenlpérature

^lÙnile

inférieure

^{de la}

transformation.

^{-- La}

ten1pérature

limite inférieure à

laquelle

^la

transformation est

possible

^est peu différente pour les diverses variétés de soufre

octaédrigue; cependant

elle n’est pas

ribourcu-

sement la même chez toutes. Pour aucune d’elles il

n’y

^{a de}

transformation à

97°,2,

^{mais on l’observe nettement à}

97°,6

^chez

les octaèdres

provenant

du soufre fondu à basse

température (127°)

et

produite

^{à une}

température

inférieure à celle de la transforma- tion

(88").

^La

température

^à

laquelle

^se manifeste le

changement

est donc

supérieur

^à

97o, 2,

^{mais un} peu inférieure ^à

g,°, 6.

^Les

cristaux

provenant

du soufre

fondu,

^{soit à}

i 2g",

^{soi aux}

tempé-

. ratures

beaucoup plus ^élevées,

mais que l’on ^a

produits

^{ensuite à}

io8’, n’éprouvent

^aucun

changement

^à

97°,8,

mais ils subissent sû- rement la transformation à

g8", 4.

^Il

n’y

^{a donc}

qu’environ ^{o", 8}

entre les

températures

limites inférieures du

phénomène

pour les diverses variétés de

soufre,

^{et l’on}

peut

^dire que ^{toutes se} dévitri- fient à coup ^{sûr à}

partir

^de

98°,4.

2°

Prog’ression régulière

^{de la}

transformation

^{- Cette}

transformation,

^dès

qu’elle

^est

^amorcée,

^{continue avec une}

régu-

larité

parfaite

dans le soufre

octaédrique ,

^{mais à la condition}

expresse que ^tous les

points

^{de la masse se soient trouvés}

^anté-

rieurement ensemble dans le mèi-iieétau

physique

et à la même ten1-

pérature.

^La durée de la transformation pour ^{une mênle}

longueur

de

om,oio,

par

cxeiiiple, peut

^{donc être} considérée comme une constante dans les conditions ou l’om

opère.

30

Influence

^{de la}

tenlpérature

a111biante sur la vitesse do

transformation.

^{- Toutes choses}

égales d’ailleurs,

^{la durée de}

la transformation est d’autant

plus

^courte

qu’on

^{l’observe à une}

température plus

^{élevée. Pour donner une idée de ses}

variations, je

vais transcrire les résultats d’observations faites sur des octaèdres

( 1) Voir page 58 de ^ce Volume.

290

provenant

de soufre fondu pour ^la

première

^{fois à}

129°,

^{5 et obte-}

nus par ^semis dans un bain de surfusion à

100%

_g.

La durée de la

transformation, qui

^{est très}

grande

dans le voi-

sinage

^{de sa}

température

^limite

inférieure,

^devient

rapidement

très courte à mesure que l’on ^se

rapproche

^du

point

^{de fusion du}

soufre.

4" Influence

^{de la}

température

^à

laquelle

les octaèdres ont

été

produits.

^-- La valeur absolue de la durée de la transformation

dépend

aussi de la

température

^à

laquelle

^{on a}

produit

^{les octaè-}

dres. Je me

contenterai,

pour le faire

voir, d’indiquer

^{les résultats}

obtenus avec deux

tubes,

^dans

lesquels

le soufre

qui

n’avait pas

encore

éprouvé

^{de fusion a été chauffé}

cinq

^{minutes à}

129°,5 ;

^l’un

d’eux a été mis dans un bain de surfusion où l’on a

produit

^des

octaèdres à i o8°. Les deux tubes étant ensuite introduits simulta- nément dans un bain à

100°,4,

^{on a trouvé comme valeur de la} durée de

transformation,

^{sur une}

longueur

^de

1 omm,

1Om 25s pour les octaèdres faits à

89°,8,

^{et 35m Ils} pour ^ceux que l’on avait pro- duits à 108°. Du reste, ^les différences que l’on ^{constate diminuent} notablement à mesure que ^l’on compare les octaèdres

produits

à des

températures plus rapprochées

^du

point

^{de fusion.}

5°

Ilifluence

^{de la}

température

^à

laquelle

^le

soufre

^{a été}

fondu.

^{Il est une} circonstance

qui

^{influe sur} la durée de la

transformation,

^{mais à un}

degré beaucoup

moindre : c’est la tem-

pérature

^à

laquelle

^{on a} fondu le soufre avant de le transformer

en octaèdres. Je

citerai,

par

exemple,

^les

expériences

suivantes :

on a

pris

deux tubes contenant du soufre

qui

^n’avait pas ^encore

été

fondu,

^{et l’on a chauffé}

pendant cinq minutes,

^{l’un à}

127°,

l’autre à

187°,5;

^{on les a}

immergés

ensui te dans le même bain de surfusion à

87°,2

^{et l’on a} semé des octaèdres dans les deux tubes.

Quand

^{tout le soufre a été}

octaédrique,

^{on a mesuré} la durée de la dévitrification pour ^{I Omm et} l’on ^a trouvé à 100° les nombres 23m 5?.s pour les cristaux du tube chauffé antérieurement ^à

129°,5,

et

29m36s

pour ^{ceux du tube}

qui

^{avait été chauffé à}

187°,5.

^En

variant les conditions de

l’expérience,

^{on trouve} que l’influence de la

température

^à

laquellc

le soufre a été

porté primitivement

est d’autant

plus prononcée

que les octaèdres ^{ont été chauffés à}

une

température plus

^élevée.

6°

Influence

^des

opérations

antérieures

auxquelles

^le

soufre

cc été sorcmis. -

Lorsque

^l’on provoque la formation d’octaèdres , dans du soufre

surfondu, j’ai

^montré que la durée d’accroissement des cristaux devient constante si l’on a

répété plusieurs

^{fois la}

fusion et la solidification. On reconnaît que la durée de la ^trans- formation de ces cristaux

octaédriques

^est aussi sensiblement con-

stante, ^{si les} diverses

opérations

successives sont effectuées sans

longue interruption,

^bien que

chaque

^{fois la masse}

octaédrique

ait été transformée en éléments

prismatiques.

^Mais

^si,

^{au lieu de}

produire

des octaèdres

après chaque

^{fusion et d’en} déterminer la

transformation,

^on fait naître une fois des

prismes

^{dans la masse}

surfondue;

^et

si, après

fusion des

prismes, on produit

^{de nouveaux}

octaèdres,

^{on trouve} que, ^{de même} que la durée de leur cristalli- sation est

plus lente,

de niême aussi la transformation est

ralentie,

et ces deux durées

reprennent

^{une valeur constante si l’on con-}

tinue,

^{dans les mêmes}

conditions,

^la

production

^et la transforma- tion des octaèdres.

On constate aussi

qu’il

^{suffit de}

changer

^{tout le soufre en}

prismes

par voie de fusion pour rendre

plus

difficile la transformation des octaèdres en

prismes,

^tandis que ^l’on

pourrait

être tenté de

croire,

en

jugeant

les choses a

priori,

que la

prodnction

antérieure des

prismes

^rendrait

plus facile,

^et par suite

plus rapide,

^{le retour ulté-}

rieur des octaèdres à la forme

prismatique.

En

résumé,

^{cette étude des} circonstances de la transformation des octaèdres en

prismes,

^{au contact d’un cristal}

prismatique,

montre bien que, ^sous la forme

octaédrique,

^les cristaux de soufre’

292

produits

^dans les conditions que

j’ai signalées

^{ne sont} pas

physi-

quenient identiques,

eu il m’cst pas douteux que l’examen des diverses

propriétés

^{de ces cristaux ne mette en} évidence les chan-

get-iients

que

j’ai

^constatés par deux voies dislinctes concluisamt ^à la même

conséquence :

^{la mesure de la durée de} leur accroissement

eu celle de la vitesse de leur transformation en éléments

prisma- tiques.

ÉTUDE

DE LA DISTRIBUTION DU POTENTIEL DANS DES CONDUCTEURS A DEUX OU A TROIS DIMENSIONS

TRAVERSÉS

PAR DES COURANTS ÉLEC-

TRIQUES PERMANENTS;

PAR M. A. CHERVET.

I.

Plaque rectangulaire

^de

Longïleur indéjinie.

^{- Soit une}

plaque

^limitée par les droites .z° ⁼ u, ^{x =} cc, y = o, r = ~. DE

signons

par

dr Vo les potentiels

^{constants des deux électrodes}

circulaires de très

petit

rayon p,

qui

^{sont aux deux sommets du}

rectangle,

^l’une

positive

^au

point

^{x = o, J = o, l’autr2}

négative

au

point

^{x = a,} d- ^{= o.}

.L’équation

difl’érentielle des courbes de niveau s’obtiendra en

écrivant que la densité

électrique

^{est nulle en tout}

point

^{du con-}

ducteur traversé par ^{un courant}

permanent

sera une solution de cette

équation.

V ne doit _pas

changer

^de

signe quand

^on

remplace Y

par - Y,

x

par - x; V doit

s’annuler pour ^x

= a quel

que soit j,; ^et enfin V doit tendre vers zéro

quand J/ augmente

indéfiniment.

La fonction

satisfait à tontes ces conditions.