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Submitted on 1 Jan 1907
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Les centres neutres des gaz issus des flammes
M. de Broglie
To cite this version:
M. de Broglie. Les centres neutres des gaz issus des flammes. Radium (Paris), 1907, 4 (7), pp.259-261.
�10.1051/radium:0190700407025900�. �jpa-00242250�
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Les centres neutres des gaz issus des flammes
Par M. de BROGLIE,
N ensemble d’expériences relatives à la forma-
UN
tion des centres électrisés de faible mobilité dans les gaz a fait l’objet d’une note récem-ment parue dans ce journal 1; nous avons pu, par des recherches ultérieures beaucoup préciser les conclu- sions de cette première étude et en particulier mettre
directement en évidence, dans les gaz issus des llamnles, la présence de centres neutres prêts a se
convertir en gros ions à la condition de recevoir une
charge élémentaire.
Avant de passer à la description de ce phénomène,
il n’est peut-être pas inutile de rappeler ici une théo-
rie dont M. Langevin a jeté les bases, quand il a si- gnalé les ions de faible mobilité de l’air atmosphérique ;
cette théorie, qui trouvera dans les pages suivantes
une vérification au moins qualitative, a pour but de
prévoir ce qui se passera dans un gaz renfermant des
agglomérations matérielles neutres, relativement gros- ses, et des petits ions produits par le radium ou les rayons de Röntgen.
Si M est le nombre total des gros centres, chargés
ou non, présents dans 1 centimètre cube et si p et n
sont respectivement les nombrcs des petits ions posi-
tifs et négatifs produits par la radiation dans le gaz, il pourra se charger un nombre P et N de gros centres de chaque signe (toujours par centimètre cube).
Pour calculer ce nombre au moment de l’équilibre,
nous écrirons qu’alors le nombre des centres neutres
qui se chargent par rencontre avec des petits ions d’un
certain signe est égal au nombre de gros centres char-
gés du même signe qui disparaissent pendant le même temps par recombinaison soit avec un gros, soit avec
un petit ion de signe contraire.
On aurait pour les ions positifs, par exemple, et
pour l’augmentation de P.
en supposant que le nombre des rencontres est pro-
portionnel (avec un coefficient de proportionnalité A qui dépend des mobilités) à la f’ois au noinb1-c p des petits ions chargeants et au nombre M - (P + N) des
gros ions actuellement neutres. L’équation indiquant
la diminution de P s’écrira de même
x étant le coefficient de recombinaison des gros ions entre eux, et B celui des gros ions positifs avec les petits ions négatifs.
1. Le Radium, Mai d907, LUI, page 184.
En égalant ces deux expressions nous aurons :
A[M-(P+N])p=BPn+xPN qui exprimera l’équilibre
On peut remarquer à présent que oc coefficient de recombinaison des gros ions entre eux est certaine- ment très petit devant B, coefficient de recombi- naison des gros et des petits ions 1. On pourra donc
négliger le second terme du deuxième membre devant le premier, tant quc n ne sera pas trop petit, c’est-à-
dire dès que l’ionisation en petits ions sera notable,
faisons alors p === ri ce qui est sensiblement le cas de l’ionisation produite par les rayons de Rôntgen et le radium, l’équation devient
pour les ions positifs ;
pour les ions négatifs.
Ces deux équations ne contiennent plus p, elles expriment donc que le nombre de gros ions chargés
tend à devenir indépendant de la radiation ionisante;
elles euvent
donner P , N
MMet P N
Nen fonction de A, A’, B,B’,c’est-à-dire des mobilités.
Ce qu’on sait de ces coefficients conduit à attribuer à
p
et N une valeur numérique de l’ordre de 1/10.M M
Pour le moment nous ne retiendrons qu’un résultat
de cette théorie, c’est qu’il est logique de s’attendre à trouver dans les gaz contenant de gros ions chargés,
un nombre relativement considérable de centres ana-
logues, mais non chargés.
Examen du gaz de flamme.
Les gaz de flamme sont produits par une très petite
veilleuse de gaz d’éclairage brûlant au bout d’un tube
de verre dans une sorte de cloche où se produit l’aspira-
tion de la trompe a eau; ils passent ensuite dans un
long condensateur Ci f’ormé de deux cylindres concen- triques, ne laissant entre eux qu’un intervalle de
quelques millimètres où règne un champ de 550 volts, puis vont dans un ballon de trois litres servant à les exposer aux radiations ionisantes; enfin vient un con-
densateur cylindrique C2 muni d’électrodes axiales,
1. Si l’on admet que ce coefficient est proportionnel à la som-
me des mobilités des ions qui se recombinent, a serait à peine
le millième de B.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:0190700407025900
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qui sert de collecteur et transmet les charges à un
électromètre Curie.
L’expérience consiste a montrer que les gaz de flamme une fois désélectrisés par leur passage à tra-
vers Ci, contiennent encore quelque chose de chargeahic
par une exposition a de petits ions; pour cela on vérifie que, le condensateur Cl étant excité, la conductibilité ordinaire du gaz deflamme est bien arrêtée ; en appro- chant alors du ballon un tube contenant du radium,
la conductibilité apparaît de nouveau ; elle est bien liée
au gaz de flamme, car en la remplaçant par de l’air
. ordinaire, toute trace d’électrisation cesse, si l’on a
bien pris les précautions nécessaires pour éviter une influence directe du radium.
Les rayons X produisent le même effet que le ra- dium ; il en est encore de même avec une plaque de
zinc éclairée par la lumière ultra violette, sauf qu’alors
il ne se produit que des ions négatifs. Dans ce dernier
cas on pouvait cependant s’attendre à trouver aussi des gros ions positifs à cause de l’action directe sur la vapeur d’eau que certains auteurs ont attribuée à la lumière ultra violette, les rayons exerceraieut sur les
gouttelettes une action analogue à celle que subit la
plaque de zinc et il en résulterait de petits ions néga-
tifs et de gros ions positifs ; dans les conditions expé-
rimentales où nous avons opéré, aucun effet de ce genre n’a été observé.
On a également essayé, mais sans succès, de charger
ces centres par un fil de platine rougi et ne produisant plus lui-même de conductibilité; il est difficile toute-
fois de tirer une conclusion de cette expérience où les
etrets calorifiques peuvent masquer le phénomène des charges.
Enfin la flamme d’oxyde de carbone, qui ne donne
par elle-même que des centres électrisés de grande mobilité, ne fournit pas de centres neutres.
Propriétés des agglomérations neutres.
Un tampon de coton ordinaire moyennement tassé
suffit pour dépouiller un gaz de toute trace d’impu-
Fig. 1.
reté chargeable au radium ; on sait qu’il en est de
même pour les petits et les gros ions.
La chaleur produit le même résultat, il suffit pour cela d’intercaler un serpentin de cuivre sur le passage
du gaz (figure 1) en G, en E ou en D, et de chauler
vers 250 (degrés dans tous les cas on constate la dis- parition des centres neutres; en G on avait affaire
aux centres neulres mélangés aux ions de flamme,
en E aux centres neutres seuls et en D aux centres que le radium vient de charger ; le fait qu’en E la dispa-
rition sous l’action de la chaleur ait lieu comme
ailleurs semble bien montrer que ce n’est pas une
augmentation de diffusion électrique qui intervient,
mais plutôt une évaporation, ou une destruction de
l’agglomération sous l’influence de l’agitation ther- mique.
En laissant séjourner dans une tourie de 20 à 50 litres le gaz chargé de centres neutres, on constate
que leur nombre diminue et finit par s’annuler; il
y a donc une disparition spontanée de la conductibi- lité qui a absolument la inèine allure que dans le cas
des centres chargés, mais sans qu’on puisse cette
fois faire intervenir, pour l’expliquer, les recombinai-
sons électriques.
La ntobilité des ions formés par les centres
neutres après charge par le radium est tout à fait
Fig. 2.
analogue a celle des ions de flamme ordinaire ; la figure 2 montre deux courbes qui leur assignent une
mobilité de l’ordre de
1 300
de millimètre par seconde dans un champ de 1 volt par cm.La diminution des mobilités avec le vieillissement
est aussi tout à fait analogue et la charge électrique joue un rôle si faible dans la disparition spontanée et
le vieillissement de ces ions qu’il importe peu, en intercalant sur le parcours du gaz contenant des centres neutres un ballon de 10 à 15 litres, de charger
les centres par le radium avant ou aprés leur pas- sage dans le ballon.
Tout cela indiquerait plutôt un grossissement des agglomérations finissant par permettre à la pesanteur de les entraîner malgré la viscosité et les remous du gaz.
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Proportion relative des centres chargés.
Quand le radium a agi sur le gaz de flamme privé
de ses ions chargés pour transformer en gros ions les centres neutres qu’il contient, on peut se demander quelle proportion de centres neutres est ainsi chargée;
cette proportion qui, d’après la théorie rappelée plus
haut, devrait aboutir à un équilibre indépendant de la
radiation à partir d’une certaine intensité de celle-ci,
varie en réalité avec la distance du radium et le
temps d’exposition à son action. Cela peut être expliqué par la durée probablement assez longue
que mettrait l’equilibre à s’établir complètement;
nous aurons l’occasion, du reste, dans un prochain
article, de montrer qu’il n’est pas douteux que les rayons du radium n’agissent que pour augmenter le
nombre de centres chargés quand il est au-dessous
d’une certaine limite, et pour l’abaisser au contraire
quand il dépasse cette liniite.
L’expérience montre que la proportion chargée est toujours faible; le gaz chargé au radium, puis désé-
lectrisé par un nouveau passage dans un condensa- teur, peut encore acquérir sous l’influence des rayons ionisants une conductibilité presque aussi forte que la première fois.
Rapport des charges de chaque signe.
On peut aussi rechercher le rapport des charges positives et négatives ainsi communiquées aux gaz ; si l’on se reporte aux formules citées plus haut, on verra
que le
rapport P
Nse calcule parSi l’on admet que les coefficients de recorobinai-
son A,A’, B,B’ sont proportionnels à la somme des
mobilités des ions qui se combinent, on aura:
pi mobilité des petits ions positifs;
!-L2 mobilité des petits ions négatifs ; u’ mobilité des gros ions.
Comme p.’ est de l’ordre du millième de u 1 et u2.
on pourra écrire sensiblement :
Il y a donc avantage de nombre en faveur des ions de la plus grande rnobilité ; la mobilité des petits ions négatifs étant légèrement supérieure à celle des ions positifs, il devra y avoir un léger excès de gros ions
négatifs, et c’est bien ce que l’on constate dans le
cas des gaz de flamme.
Il en est de même des ceatres neutres chargés par le radium, mais à un degré moindre, ce qui peut se
comprendre si l’on songe que les gaz de la flamme se
trouvent avoir été chargés à une température où la
différence des mobilités des petits ions des deux signes est beaucoup plus accentuée.
Il nous reste à envisager une propriété particuliè-
rement intéressante des centres neutres, je veux par- ler de leur action sur l’ionisation acquise par les gaz
en barbotant dans des solutions salines étendues. Ce
sujet fera l’objet d’une prochaine note.
Juillet 1907.
Sur la réfraction et la
dispersion
des
corps
àl’état dissous
Par C. CHÉNEVEAU,
[Laboratoire de physique générale de l’École de Physique et de Chimie de Paris.]
’AI
J priétés optiques publié récemment des solutions un Mémoire et cles corps clis-sur les Pro- sous t. Je n’ai pas l’intention de résumer ici tout ce travail; je me contenterai, pour rester dans le cadre de ce Recueil, de développer plus particulière-ment la partie de mon étude qui a trait à la disper-
1. Ce Mémoire a été présenté à la Faculté des Sciences de Paris, comme thèse de doctorat. Juin 1907.
sion des corps dissous, parce qu’il est possible de
rattacher la connaissance d’une constante optique ca- ractéristique du corps dissous à la notion d’électron.
i . Je dirai brièvement ce qu’il faut entendre par constante optique d’un corps dissous :
Si l’on admet que la contraction de volume, due à
la solution d’un corps, entraîne, aux erreurs d’expé-
rience près, une variation équivalentes de l’indice, on
