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Submitted on 1 Jan 1906
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Propriétés des noyaux de condensation dans l’air
Carl Barus, Léon Bloch
To cite this version:
Carl Barus, Léon Bloch. Propriétés des noyaux de condensation dans l’air. Radium (Paris), 1906, 3
(1), pp.18-20. �10.1051/radium:019060030101801�. �jpa-00242162�
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fer), soit en étudiant l’action ionisante de ses rayons, soit en étudiant leur action photographique qui
m’avait même pendant quelque temps échappé.
D’autre part Dorn, qui a pu trouver des rayons secondaires déiiables dans le faisceau émis par le
platine, le plomb, l’étain, le zinc, a trouvé le faisceau secondaire émis par l’aluniiniuin uniquement formé de
rayons non dé viables, ce qui s’accorde bien avec nos
observations. Les charges électriques des rayons secon- daires de l’aluminium pur sont donc assez dou-
teuses.
On trouvera, dans la mémnire de Righi, une série
de mesures de la différence de potentiel maximum
entre un métal et l’alminium recouvert de noir de
fumée placés dans le ,ide de Crookes et recevant, des rayons X intenses. Son dispositif lui perlnet de passer
rapidement d’un métal à un autre sans ouvrir le rtBci- pient où règne le vide de Crookes, afin d’opérer sans changer l’intensité des rayons X; il a ainsi compare,
dans des conditions aussi identiques que possil)les, le platine, le plomb, l’or, le zinc amalgame, l’argent, l’étain, le zinc, le cuivre, le fer, l’alminium, le
charbon ou le bois et les métaux recouverts de noir de fUl1lée; l’ordre précédent est celui des potentiels
maximums décroissants, Il y a accord pour l’ordre des corps étudiés entre la méthode du potentiel maximum (Rigli) et notre méthode de la mesure des charges électriques émises (P. Curie et G. Sagnac).
Propriétés des noyaux de condensation dans l’air
Par Carl BARUS,
Professeur de physique à l’Université de Providence (États-Unis).
(Résumé du mémoire de l’auteur, par LÉON BLOCH.)
LES noyaux de condensation de la vapeur d’eau
qu’on rencontre dans l’atmosphère sont de deux
sortes : les uns, ceux qu’on peut appeler les
gros noyaux, sont de dimensions relativement considé- rahlcs et on les désigne communément sous le non1
générique de poussières; ils se mélangent à l’air lors-
qu’ils sont entraînes par lui et peuvent s’en séparer de
nouveau par filtration, sur un tampon de coton; les autres, les petits noyaux, sont inséparables de l’air
par nitration, sitôt qu’on les en extrait ils sc refor- ment spontanément, et leurs dimensions, très petites
par rapport à celles des poussières, atteignent tout au plus cclles des molécules d’air.
Dans les idilcs de M. Barus, les petits noyaux de condensation ne sont pas des ions. I)’ahord leur nombre est beaucoup plus grand que celui des ions existant normalement dans l’air; on en trouve des
milliers et même des nlillions par ccntimètre cule d’air, leur nombre augmentant d’autant plus que leurs dimensions se rapprochent davantage des dimen-
sions moléculaires. ensuite il est impossible de
les regarder comme disparaissant par une reconibi- naison lente : sitôt qu’ils ont été détruits par une dé- tente tout se passe conlme s’ils se reformaient en
nombre égal, et lorsqu’on a abandonné l’air à lui-même
pendaut très longtenlps on coiistate qu’ils subsistent
alors que toutes les agglomérations plus grandes se
soiil déposées. Une hypothèse très personnelle à
M. Barus est que ces petits noyaux ne seraient autre chose que des molécules d’air colloïd(iles : une dé- tente ou un rayonnement extérieur suturaient à ame-
ner la floculation de ce colloïde, dont les particules agglomérées deviendraient alors l’équivalent de pous- sières. Il faudrait supposer que, dans les conditions norlnales, il règne entre l’air et les noyaux qu’il ren-
ferme un véritable équilibre chimique.
Noyaux temporaires. - Il est possible de créer passagèrement dans l’air des noyaux de condensation par l’emploi d’un rayonnement extérieur, par exemple
des rayons RÕntgen. Mais il importe d’employer une
radiation relativement faible, de façon que la densité d’ionisation reste inférieure à une valeur critique. Les
noyaux de condensation formés dans ces conditions
sont très petits, et exigent pour se manifester des dé-
tentes voisines de celle qui amène la condensation
spontanée dans l’air non ionisé. Ces noyaux se forment lnstalltanélllcnt (l’état de régime est atteint moins d’une seconde après le début de la radiation) et dis- paraissent en quelques secondes lorsque la radiation
a cessé. Si l’on trace la courhe de leur disparition en
fonction du temps, on constate qu’elle est fort bien représentée par la formule
où x a la valeur 0,002. Celle valeur coïncide a peu
près avec celle du coefficient de recol11binaison de; ions ordinaires. Il est donc certain que dans ce cas les
novaux temporaires se confondent avec lcs ions.
Condensation sur les noyaux temporaires
à différentes détentes. - Il l a intérêt ai voir
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:019060030101801
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comment varie l’importance et la structure du I)l’ollll- lard obtenu par détente lorsqu’on donne différentes va-
leurs al celle-ci. La grosseur des gouttes qui consti-
tuent le brouillard se déduit de l’observation dn phé-
nomène des couronnes. Si l’on trace la courbe qui re- présente N (nombre des gouttes) en fonction de la détente, on observe qu’elle possède un maximum :
aux faibles détentes on a surtout des noyaux de grosses dimensions dont le nombre augmente avec la détente,
aux fortes détentes on a surtout des novaux très petits
dont le nombre diminue avec la détente. Entre ces ex-
trêmes il existe d’ailleurs des noyaux de toutes dimen- sions, la dimension tendant il s’uniformiser lorsque
l’ionisation est plus intense. C’est ce qu’on reconnait
a 1 aplatissement de la courbe. A part cette différence,
les phénomènes sont les mêmes quelle que soit la
source d’ionisation et quelle que soit sa distance à la la chambre de détente.
Noyaux permanents. - Si l’on rapproche beau-
coup le tube à rayons X ou si l’on se sert d’un agent
d’ionisation puissant, les phénomènes changent de ca-
ractère. On constate alors non seulement un accrois- sement du nombre des noyaux avec le temps d’exposi-
lion aux rayons, mais encore un accroisselnent de taille : les noyaux grandissent indéfiniinent. En même temps
ils persistent maintenant des heures entières après
clue la radiation a cessé. Ces nouveaux noyaux sont énorme, ils n’exigent pour amener la condensation
qu’une sursaturation très petite, et ressemblent de tous points aux poussières. On ne peut les assimiler â des ions : le temps qu’ils mettent à disparaitre est tout
à fait hors de proportion avec la constante de recom-
binaison des ions. Leurs dimensions peuvent s’estimer
par l’observation du phénomène des couronnes et par le fait qu’ils condensent pour des détentes infiniment
petites. On arrive à cette conclusion qu’elles sont Se111-
blables u celles des poussières.
Transformation des noyaux temporaires en
noyaux permanents. - Supposons que la chambre de détente soit exposée à la radiation pendant quelques secondes, qu’on opère la détente et qu’on observe la première couronne, puis qu’on rende l’air. De la sorte la couronne se dissipe avant que le brouillard ait eu le
temps de se déposer. Si maintenant, après un inter-
valle d’une ou de plusieurs minutes, on opère une
seconde détente, on observe une seconde couronne
bien plus importante que la première. En d’autres termes, un grand nombre des ions ou noyaux tem-
poraires du premier brouillard ont été rendus per- manents, alors qu’ils auraient disparu, si l’on n’avait pas fait de détente, presque aussitôt après l’arrêt de
la radiation. La proportion de· noyaux rendue de la
sorte permanents atteint et dépasse un quart.
L’explication de M. laarll, est la suivante. Lorsqu’un
ion devient le centre de condensation d’une goutte, il
s’y dissout généralement ; la goutte ainsi formée s’é- vapore quand on rend l’air, mais l’évaporation cesse quand le rayon d’équilibre est atteint, et la valeur de
ce rayon est fixée par la condition que l’abaissement de tension de vapeur dù a la solution doit être com-
pensé par l’élévation due à la courbure de la goutte. A
ce moment l’éBaporation s’arrête et nn noyau d’eau est fornlé. Ce noyiii, tout petit qu’il est, est considérable par rapport u l’ion. Aussi, ii une nouvelle détente, les
noyaux d’eau vont les premiers capter 1 humidité et
s’agrandir. Formés a la fin de la détente précédente,
ils tombent au début de la détente suivante. C’est là,
soit dit en passant, l’explication de la pluie qui accom-
pagne toujours, dans la chambre de détente, l’appari-
tion du brouillard.
Succession périodique des gros et des petits
noyaux Les idées qui précèdent peuvent servir
à expliquer un phénomène fort curieux observé par :M. Barus, celui de la périodicité rles couronnes. Si l’on procède u une série de détentes successives, et qu’on observe chaque fois le diamètre des couronnes
produits par le brouillard qui se condense, on con-
state que les noyaux de condensation gros et petits se
succèdent alternativement. Le nombre des centres de condensation est alternativement t1 ans la proportion
de 1 à 8 et dans la proportion inverse. Ceci s’explique
si l’on admet qu’une condensation sur deux se forlne autour des noyaux d’eaux résultant de l’évaporation de
la précédente : elle se composerait alors de grosses
gouttes qui tombent rapidement et ne peuvent former
des noyaux d’cau pour la détente suivante. Celle-ci se ferait sur nouveaux frais, avec formation de gouttes plus nombreuses et plus petites, dont quelques-unes
serviront u amorcer la condensation suivante, et ainsi de suite.
Noyaux secondaires. 2013 Dans le cas des noyaux
permanents dus il des ravons X intenses, M. Barus a
obscrBé conlment varice le nombre des noyaux en fonc- tion du temps, d’abord en laissant le tube en l’onction- nement, ensuite après qu’on a arrêté les rayons. Le résultat assez paradoxal qu’on constate est celui-ci : le nombre des noyaux présents après un certain temps
est plus grand dans le second cas que dans le premier.
C’est la un fait qui ne peut s’expliquer que par une dissociation spontanée des gros noyaux formés d’abord
en centres plus petits, chaque llmMl pouvant fournir
en moyenne trois de ces centres. Cette hypothèse rapporterait donc les effets observés a une sorte de radioactivité. Il est évident que M. Barus n’a pu con- stater d’anomalies de ue genre dan; If cas des noyaux
temporaires.
Action d’un tube à rayons X à différentes distances.
-On sait que l’action photographique,
l’action électrique t’t l’action dl’ phosphorescence d un
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tube à rayons X diminuent rapidement quand la dis-
tance augmente. Au contraire la production des noyaux s’est montrée sensihlen1ent constante quand la distance variait de 6 centimètres a Ci mètres, alors que la loi de l’inverse du carré de la distance laissait prévoir
une réduction au 10 000me. L’action productrice des
noyaux de condensation semble donc de nature extraor- dinairement pénétrante. Elle se rapproche des rayons du radium et diffère nettement, de toutes les actions ordinaires des rayons X. Cette impression s accentue
du fait que l’action n’est pas arrêtée par des écrans due
plomb de plusieurs centimètres d’épaisseur placés
entre le tube et la chambre de détente. On la constate aussi bien en arrière qu’en avant de l’anticathode.
Avec des écrans de plomb de quelques millimètres, l’action est réduite à un minimum qu’on ne peut plus
diminuer ensuite même par l’interposition de plusieurs
centimètres de plomb. Il semblerait résulter de l’
qu’un tube à rayons X émet deux sortes de radiations bien distinctes : les unes, extrêmement pénétrantes,
donneraient naissance aux noyaux temporaires, les
autres diminuant d’intensité suivant la loi de l’inverse des carrés de la distance, produiraient seules la préci- pitation du colloïde gazeux, c’est-à-dire des noyaux permanents.
Action des rayons y du radium. - Il était na-
turel, après ce qui précède, de rechercher l’influence des rayons y proprement dits sur la condensation de la vapeur d’eau. On emploie à cet effet du radiunl
sous épaisse enveloppe de plomb. Les résultats confir- ment parfaitement les vues indiquées plus haut. C’est
ainsi qu’on a pu démontrer, par l’interposition
d’écrans successifs, que la condensation est due prin- cipalement à une radiation d’un caractère extrê- mement pénétrant. L’effet de la distance est pourtant plus important avec les rayons y du radium qu’avec
les rayons X : l’intensité de l’action, au lieu d’être
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