Sur l'épaisseur critique des solides et des liquides réduits en lames très minces

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Submitted on 1 Jan 1904

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Sur l’épaisseur critique des solides et des liquides réduits en lames très minces

Henri Devaux

To cite this version:

Henri Devaux. Sur l’épaisseur critique des solides et des liquides réduits en lames très minces. J.

Phys. Theor. Appl., 1904, 3 (1), pp.450-453. �10.1051/jphystap:019040030045001�. �jpa-00240909�

Les trois circuits dérivés sont tous trois fermés et comprennent chacun une résistance R.

Cmelusions et Applications.

^{Le f’ait} particulier qui ^se dégage

de toule cette étude est la bien plus grande sensibilité que présente ^un cohéreur, ^{toules choses} égales d’ailleurs, lorsqu’il ^{est en circuit}

fermé que lorsqu’il ^{est en circuit ouvert.}

En utilisant convenablement ce fait expérimental ^{dans le cas de} plusieurs ^cohéreurs associés, ^on _peut ^en particulier l’appliquer :

.

10 A la détermination commode et rapide de t’ordre de sensibilité de plusieurs cohéreurs associés en dérivation. Cette détermination a son application immédiate dans la constitution de dispositifs permet-

tant de suivre la 1narche des orages;

2° A la réalisation de dispositifs très sensibles formés de cohéreurs associés en série ou d’une façon ^{mixte et} convenablement reliés à un

certain nombre d’antennes.

Ces dispositifs ^semblent pouvoir ^être

utilisés avec succès, ^{tant en} télégraphie ^sans fil qu’en télégraphe

hertzienne avec conducteurs.

SUR L’ÉPAISSEUR CRITIQUE DES SOLIDES ET DES LIQUIDES RÉDUITS

EN LAMES TRÈS MINCES;

Par M. HENRI DEVAUX(1).

Li1’nite d’extension des liquides ^{sur l’eau.}

Si l’on touche une

surface d’eau libre, poudrée ^{avec du} talc, ^{avec un fil} capillaire por- tant une trace d’huile, ^cette huile s’étend en un cercle manifesté par l’écartement du talc. S’il _y a peu d’huile, le cercle reste petit ^et

entouré d’eau libre. Dans ce cas, la tension superficielle de l’eau du

cercle, ^couverte d’huile, ^est identique ^à celle de l’eau libre qui ^l’en-

vironne. C’est là un fait absolument général, applicable ^{à tous les} corps susceptibles ^{de s’étendre sur l’eau,} huiles, hydrocarbures,

acides gras, .savons, etc. IL y ^a toujours ^{une limite à} l’extension.

Par un procédé indiqué ^ailleurs (procédé ^des liqueurs titrées) (2), j’ai ^{mesuré les} épaisseurs ^à la limite ou plutôt ^le poids ^{de subs-}

(1) Communication faite à la Société française de Physique. ^{Séance du 18 mars 1904.}

(2) P1’ocès- Verbaux de la Soc. des Sc. phys. et nal. de Bordeaux, ^{séances du} 19 novembre et du 3 décembre 1903.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:019040030045001

451 tance par centimètre carré :

L’épaisseur limite ainsi mesurée pour l’huile ^{est à} peu près identique

à celle trouvée par lord Rayleigh (1) ^comme épaisseur ^{de la couche}

inactive de l’huile sur l’eau, c’est-à-dire ^ne diminuant pas la ^tension

superficielle de l’eau. Elle est aussi très voisine de l’épaisseur ^minima

des pellicules liquides ^{sur mercure mesurée} par K. Fischer (2). ^{Mais la}

minceur de la lame de savon et d’acide oléique dépasse ^{tout ce} qu’on

aurait pu ^croire accessible à l’observation directe.

Variations de la tension superficielle ^avec t épaisseur.

^{On sait}

que, si ^{une surface} d’eau bien nette est rétrécie ou élargie, ^{la tension} superficielle ^{ne varie} pas. Il n’en ^est pas de ^même si l’eau est cou-

verte d’huile et qu’on la rétrécisse. A ^mesure que la surface diminue,

c’est-à-dire que l’épaisseur ^d’huile augmente, ^{on voit la tension su-} perficielle diminuera; ^{mais cette action est faible} jusqu’au ^voisi-

nage ^de l’épaisseur ^de 1 pp. Ce niveau est atteint par ^un faible rétrécissement pour l’huile ; ^{il faut au} contraire réduire la surface à

1 100 ^ou 1 200 pour l’acide oléique. Quand ^{il est} atteint, ^un changement remarquablement brusque ^se manifeste. Les moindres variations de

l’épaisseur, ^{entre 1 et 2 pp,} produisent des variations énormes de la tension superficielle. ^{Vers 1} pu d’huile sur l’eau, ^{la tension est à} peine inférieure à celle de l’eau pure ; ^{vers 2} pp, elle est à peine supé-

rieure à celle de l’huile. Au delà de cette dimension critique, ^les accroissements d’épaisseur ^{diminuent très} peu la tension superfi-

cielle. C’est donc dans une couche de 1 à 2 03BC03BC que réside, presque ^tout

entière, la tension superficielle ^des liquides, c’est-à-dire la propriété

la plus caractéristique ^de l’un des états de la matière. Ces faits avaient été établis pour l’huile d’olive par lord Rayleigh; mais ils semblent

généraux.

Lames minces solides.

On obtient aussi facilement des lames minces solides que des lames liquides. ^En déposant par exemple ^sur

l’eau une goutte, pas trop diluée, ^de paraffine ^{ou de} spermaceti ^dis- (1) Philosophical Magazine, ^vol. XLVIII; ^1899.

(2) ^Wied. Ann., vol. LXVIII; ^1899.

sous dans la benzine, ^la goutte s’étend, puis s’évapore, ^{laissant une}

lame mince de la substance. Cette lame est solide tant que ^son

épaisseur ^{est assez} grande. On le vérifie simplement ^en répandant

une poudre ^{à sa surface et} soufflant. La poudre ^reste immobile. On reconnaît de cette manière, ^{avec la} plus grande facilité, que l’état solide se maintient encore pour ^des lames excessivement minces et tout à fait invisibles. Par l’emploi ^de solutions de plus ^en plus diluées, j’ai obtenu des lames encore nettement solides, qui ^n’avaient qu’une épaisseur ^voisine de 1 03BC03BC. Toutefois, ^ici aussi, il existe une

limite infranchissable, c’est-à-dire une dimension critique ^{de t’étcct}

solide.

Il est remarquable que ^cette dimension soit très voisine de la dimension critique observée pour les liquides. Le tableau suivant, qui indique l’épaisseur critique pour l’huile ^et pour divers solides,

est démonstratif à cet égard :

La deuxième colonne de ce tableau donne les diamètres des molécules calculés d’après ^une formule de Nernst (’ ). On voit que les lames minces étudiées ici étaient formées d’une seule assise de molécules,,

ou d’un très petit nombre d’assises. La diniension critique ^{ne serait}

donc autre chose que le diaînètre même de la molécule, ^{au moins}

pour cel’ta’Íns corps, liquides ^{ou solides.} Cette coïncidence remar-

quable ^{entraîne comme} corollaire immédiat que les molécules, ^dans

ces lames minces, ^sont les molécules connues et non pas de grosses molécules.

La cause de l’état solide, ^au moins pour les substances étudiées

ici, ^ne résiderait donc pas dans la grosseur de ^la molécule; ^{elle est}

sans doute d’ordre uniquement cinétique.

(1) NERNST, Theoretische Chemie, ⁵⁶ édition, 1900, pp. 394-395.

Valeurs numé-

riques corrigées d’après ^{L. Errera,} Li1nile de petitesse ^des organismes (Recueil ^de

l’Institut botanique de l’Univel’sité de Bî,uxelles, ^t. VI, 1903, p. 77).

453 On pourrait supposer que, par ^un amincissement suffisant, ^on

obtiendrait une sorte de liquéfaction du solide. En réalité, ^c’est plutôt ^une pulvérisation, ^une dislocation qui ^se produit. ^Une goutte trop diluée d’une solution de paraffine ^{ou de} spermaceti ^abandonne

la substance sous forme d’un voile dépourvu ^{de toute action sur la}

tension superficielle de l’eau. Ce voile, parfaitement ^{invisible du}

reste, ^{se rétrécit} sans aucun effort quand ^{on souffle doucement sur}

la bordure du talc qui l’environne ; puis, brusquement, quand ^le

rétrécissement est suffisant, ^{le talc est arrêté} par ^une lame invi- sible à bords très nets contre lesquels ^il vient s’amasser. La couche mince solide est devenue continue, ^{elle se montre} rigide; ^on peut ^la fissurer, ^{la casser en} fragments anguleux qui ^{flottent sur} l’eau libre

sans s’étendre. A aucun moment la substance n’a donc présenté

les vrais caractères de l’état liquide; il n’y a pas ^eu passage ^entre les deux états.

Ces faits sont particulièrement ^{nets sur les} lames minces de paraffine,

de spermaceti ; ^{ils le sont un} peu moins pour celles d’acide stéarique,

de mastic, etc., et surtout de colophane, qui ^{montrent une certaine}

extensibilité spontanée ^à la limite. On peut ^se l’expliquer par l’exis- tence d’impuretés liquides. ^{Mais il} semble certain aussi que diverses substances sont réellement douées d’une puissance d’extension super--

ficielle analogue ^à l’extension d’une vapeur dans ^une enceinte, ^ou

d’une substance dissoute dans ^son dissolvant.

P. LENARD. 2014 Üeber die Absorption ^von Kathoden-Strahlen verschiedener Gesch-

windigkeit (Absorption des rayons cathodiques ^{de faible} vitesse).

^Annalen

der Physik, ^t. XII, p. 714-715 (1).

Rayons ^de faible ^vitesse.

^Ces rayons ^sont produits par l’action des rayons ultra-violets ^{sur une} électrode métallique (cf. les mémoires

précédents) .

Pour étudier l’absorption, on ^mesure l’intensité par l’électromètre, plus sensible que l’écran phosphorescent.

L’appareil ( fig. 1) ^est le même que dans les expériences pré- cédentes, ^{à cela} près que l’écran phosphorescent ^est remplacé par

un cylindre collecteur BB relié à l’électromètre.

(1) Suite des deux mémoires analysés ^{dans le Journal de} Physique, ⁴⁶ série,

t. l, p. 778, 1902; ^{et ce} volume, p. 48.