La méthode diélectrique, nouveau procédé d'étude de l'adsorption de l'eau

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Submitted on 1 Jan 1955

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La méthode diélectrique, nouveau procédé d’étude de l’adsorption de l’eau

Jean Le Bot, Serge Le Montagner

To cite this version:

Jean Le Bot, Serge Le Montagner. La méthode diélectrique, nouveau procédé d’étude de l’adsorption

de l’eau. J. Phys. Radium, 1955, 16 (2), pp.163-164. �10.1051/jphysrad:01955001602016301�. �jpa-

00235114�

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que par ^une mince feuille de mica huilé, pour ^assurer

également ^{un bon contact} thermique ^{et un bon-}

isolement électrique ^en présence d’humidité.

La pièce ^{C se} compose d’une partie ^inférieure cylindrique ^d’une section telle que l’influence ^du niveau de l’azote liquide ^{dans lequel elle} plonge

soit pratiquement négligeable ^{et d’une} partie supé-

rieure en forme de serpentin ^{maintenue hors de} l’azote liquide.- ^{B est} percé ^{de trous latéraux} dans lesquels ^on introduit soit un thermomètre de pré-

cision pour la ^mesure et un thermomètre à contact

ou à résistance pour la régulation, ^{soit un thermo-} couple ^{de mesure et un} thermocouple ^de régulation

(tous ^deux cuivre-constantan) suivant le mode de

régulation utilisé. Le thermocouple (ou thermomètre)

de mesure est placé ^{contre la} base du tube où se

trouve l’échantillon. Le thermocouple (ou ^thermo- mètre) ^de régulation ^est placé ^{à la base du bloc} d’aluminium juste au-dessus de l’enroulement chauf- fant. Cette disposition ^a pour but ^de réduire la

période ^des fluctuations ^de température ^et leur gran- deur au niveau ^de l’échantillon.

La température ^{est maintenue constante au} moyen, soit d’un régulateur électronique [2] ^à réglage ^continu

commandé par ^un thyratron ^{dans le cas du thermo-}

mètre à résistance de platine, soit d’un thermomètre à contact, ^{soit d’un} système ^de régulation par thermo-

couple ^et potentiomètre commandant un amplifi-

cateur à courant continu.

En raison de leur faible capacité calorifique, ^de

leurs petites dimensions et de leur contact thermique

étroit avec le corps de l’appareil, les meilleurs résultats

sont obtenus au moyen des thermocouples. ^Dans

ce cas, ^on arrive à une période de l’ordre de quelques

secondes pour les fluctuations ^du thermocouple ^de régulation ^et à des fluctuations de température ^du

thermocouple de ^mesure indiscernables _par nos

appareils (moins ^de o,oi OC).

Étant donnée la position ^{de ce} thermocouple

(cuivre-constantan) ^{soudé sur le} clinquant ^{de cuivre}

entourant le fond du réservoir, ^si l’échantillon n’occupe qu’une faible hauteur, ^la précision ^n’est pratiquement

limitée que par la précision d’étalonnage ^{du thermo-} couple.

Manuscrit reçu le

novembre 1954.

[1] MENZIES A. C. et MILLS H. R.

Proc. Roy. Soc., I935, 148, 407.

[2] ^{AUMONT R.}

^Rev. gén. Électr., I950, 59, I75.

LA MÉTHODE DIÉLECTRIQUE,

NOUVEAU PROCÉDÉ D’ÉTUDE DE L’ADSORPTION DE L’EAU

Par Jean LE BOT et Serge ^LE MONTAGNER,

Laboratoire de Physique, Faculté des Sciences de Rennes.

Dans une précédente ^lettre [1], nous avons montré l’existence d’une région ^de dispersion diélectrique

de l’eau adsorbée sur gel ^de silice, située dans le domaine des ondes centimétriques pour la tempé-

rature ordinaire. Nous avons entrepris de nouvelles

expériences, ^{dans cette} région, ^sur différents gels adsorbants, ^{avec des teneurs variables en eau adsorbée.}

La méthode des bâtonnets précédemment ^décrite [2]

se prête particulièrement ^{à une telle étude. Le tube}

contenant l’échantillon peut, ^en effet, être fermé par ^un robinet relié à un rodage ^{en vue} de contrôler

l’atmosphère au-dessus du produit. ^Le gel ^étudié peut donc être désorbé en place par chauffage ^{à Iooo}

sous vide de 10-4 mm de mercure. Le tube porte- échantillon est mis alors en contact avec une enceinte où règne ^une pression de vapeur d’eau ^connue (obtenue

à l’aide d’une solution titrée d’acide sulfurique,

maintenue à température constante); l’équilibre établi, ^{le tube est} pesé (ce qui permet de connaître la quantité ^d’eau adsorbée) puis ^l’on procède ^{à une}

étude diélectrique ^en fonction de la température.

Répétant ^{cette série} d’expériences pour des pressions

de vapeur d’eau croissantes, il est possible ^d’obtenir

simultanément une isotherme d’eau du gel ^{et une}

courbe s"

f (T) pour chaque point de l’isotherme.

Nous avons ainsi étudié : Un gel de silice commercial

l’actigel ^Prolabo (qui ^{nous avait} déjà servi lors d’études

précédentes), ^trois gels de silice fournis par M. Imelik

(Laboratoire de Chimie générale, Paris) ^{et deux} gels

d’alumine fournis par M. Prettre (Faculté des Sciences de Lyon); ^ces cinq ^derniers gels ^{ont fait} l’objet ^de publications ^{où leurs} propriétés ^sont décrites[3], [4], [5].

Les résultats obtenus pour ^ces différents gels ^sont comparables : ^{les courbes} présentent ^{l’allure des}

courbes d’absorption Debye ^{avec un} maximum pour

une température ^{Tc- Au fur et à mesure} que la ^teneur

en eau adsorbée augmente, ^la température Te ^du maximum diminue, l’amplitude ^{de ce maximum}

devenant d’ailleurs de plus ^en plus importante.

L’isotherme d’eau permet d’obtenir la pression ^rela-

tive d’équilibre h

^p d’après ^la quantité ^d’eau

po

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01955001602016301

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absorbée mesurée par pesée. ^{Si l’on} reporte ^{alors les} températures Te ^en fonction des quantités ^corres-

pondantes h ^{(inverses des pressions} relatives), ^les points expérimentaux s’alignent ^sur deux droites concourantes (fig.

^et 2). La discontinuité de pente

suggère immédiatement le passage par la saturation de la couche monomoléculaire; appliquant ^{aux iso-}

thermes relevées l’analyse ^{de B.E.T.} [6], ^{nous avons} vérifié, pour les six gels ^{étudiés un très bon accord}

entre les valeurs de qmT ainsi obtenues et celles déterminées

d’après ^l’étude diélectrique (qmT ^{désignant la quantité}

d’eau saturant à la température T, la couche mono-

moléculaire).

Remarque. - ^Les pentes ^sont arbitrairement exprimées ^{en unités} de À ^{par degré K.}

L’examen des courbes -

^f(Tc) semble montrer

en outre que la pente ^{de la} région q _qmT ^{est d’autant} plus grande que les pores du gel ^sont plus gros; d’autre

part, ^le changement ^de pente ^entre les deux droites semble d’autant plus élevée que la quantité E1- ^EL

déduite de l’analyse de B. E. T. est grande. ^Le

tableau ci-dessus résume ces résultats.

La méthode diélectrique ^{que nous} indiquons, appa- raît donc comme un nouveau procédé d’étude de l’ad-

sorption ; ^nos résultats montrent en outre, par ^un moyen tout diflérent, la valeur de l’analyse de B. E. T. (basée

smr

x,e

application ^à l’adsorption ^{de l’eau sur} gels ^{de silice}

et d’alumine.

Lettre reçue ^{le I8} novembre Ig54.

[1] ^{LE BOT J. et LE} MONTAGNER S.

J. Physique Rad., I955, 16, 79.

[2] ^{LE BOT J. et LE MONTAGNER S.}

^{C. R. Acad.} Sc., I953, 236, 469.

[3] ^{CARTERET Y. et} IMELIK B.

Bull. Soc. Chim., I954, 21, ^65.

[4] ^{CARTERET Y.}

Colloque 4e réunion de Chimie physique, Paris, I954.

[5] ^PRETTRE M., ^IMELIK B., ^BLANCHIN L. et PETITJEAN M.

Angewandte Chimie, I953, ^65, 549.

[6] ^BRUNAUER S., EMMET P. H. et TELLER E.

J. Amer.

Chem. Soc., I938, 60, 309.