Sur la variation du module du quartz en fonction de la température. II. Températures inférieures à la température ordinaire

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Submitted on 1 Jan 1937

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Sur la variation du module du quartz en fonction de la

température. II. Températures inférieures à la

température ordinaire

A. Langevin, A.M. Moulin

To cite this version:

SUR LA VARIATION DU MODULE DU

QUARTZ

EN FONCTION DE LA

TEMPÉRATURE.

II.

TEMPÉRATURES INFÉRIEURES

A LA

TEMPÉRATURE

ORDINAIRE

Par A. LANGEVIN et Mlle A. M. MOULIN. Laboratoire de l’Ecole de

_Physique

et Chimie.

Sommaire. - Comme suite à un _précédent article nous donnons ici les valeurs du module piézoélec-trique du _quartz pour des températures, comprises entre + 23° C et - 60° C. Les valeurs trouvées

montrent

que le module reste constant entre + 20° et 0° C, puis décroit sensiblement linéairement entre 0° et - 60°.

Dans cet intervalle de _température la variation constatée pour le module est de 5,8 pour 100.

Dans un

_précédent

article

_(’)

nous avons rendu

compte

des résultats trouvés par l’un de nous _{pour la}

variation du module aux

_{températures}

_supérieures

à la

_température

ordinaire

_jusqu’à

_2001,

au delà de 200°

la conductibilité du

_quartz

est _{telle que toute} mesure

précise

devient

_impossible.

Nous avons

_également

indiqué

les

_principales

difficultés

_qui

se

_présentent

lorsque

l’on veut obtenir une détermination

_précise,

c’est-à-dire _{si l’on veut que} l’erreur reste de l’ordre

de 1/1000.

Nous avons

_poursuivi

ces mesures en étendant les

déterminations au domaine des

_{températures}

infé-rieures à la

_température

ordinaire.

Dispositif

utilisé. - On utilise

toujours

une lame de

_quartz

de Curie

_qui

_peut

seule donner des résultats satisfaisants. Les armatures

_peuvent

alors ètre

cons-tituées par des feuilles minces d’étain collées sur les

faces de la lame de

_quartz.

_{L’atmosphère}

autour de la lame doit être bien desséchée pour éviter toute conden-sation d’eau sur le

_quartz.

Mais il était nécessaire de laisser un _{trou pour le}

passage de la

tige qui

transmet l’effort au

_quartz.

Pour éviter que l’humidité ne

_pénètre

constamment

par ce trou nous avons utilisé le

_dispositif

suivant : Sur la

_tige

de transmission de l’effort au

_quartz

et à l’intérieur de la chambre où est

_disposé

le

_quartz,

est soudée une

_{coupelle cylindrique}

en

_laiton,

de

façon

que

son axe coïncide avec celui de la

_tige.

La

_périphérie

de

cette

_{coupelle pénètre}

à

l’intérieur,

sans toucher le

fond,

d’un vase

_composé

_{par deux}

_cylindres

de laiton

concentriques

munis d’un fond

_plan,

ce vase étant t

rempli

d’un

_liquide

_incongelable

à la

_température

où l’on veut

_opérer.

On constitue ainsi un

_{dispositif qui}

réalise une transmission

_intégrale

de l’effort au

_quarlz

tout en

_permettant

une étanchéité

_{parfaite. (Voir}

le détail de la

_{disposition (fig. i).}

Pour

_calorifuger

convenablement la chambre du

quartz,

le

_plateau

de fonte

_qui

_supporte

la chambre

métallique

contenant le

_quartz

est

_remplacé

_par un

plateau

en matière non conductrice de la chaleur

(plateau d’ébonite),

de

_plus

la

_partie

inférieure de ce

plateau

est

_munie,

_pour

_supprimer

les

_échanges

de

(1) J. de _4936, 7, 9~-100.

chaleur

_{qui pourraient subsister,}

d’une couche de feutre

_épais.

Pour assurer un refroidissement

_énergique,

la

sur-face de la chambre du

_quartz

est

_garnie

d’un vase

métallique,

de forme

_{cylindrique, ajusté}

exactement

sur la

_paroi

de cette

_chambre,

_qui

contient le

_mélange

réfrigérant

utilisé. Enfin cette cuvette

_cylindrique

est entourée _par un vase DeivaI- retourné

qui

recouvre

presque entièrement le tout.

Fig. 1.

Pour

_calorifuger

_{plus complètement}

on entoure le

tout avec du feutre

_épais

suivant le schéma

représenté

figurer.

Pour les mesures à basse

_{température,}

au-dessous

de

_0°,

il a été nécessaire de

_garnir

la borne de sortie de

l’électrode isolée du

_quartz

d’une boîte étanche

calori-fugée

pour éviter les condensations

importantes

d’hu-midité

_qui

se

_produisaient

sur la borne et la

connec-tion par suite du refroidissement. On

peut

ainsi éviter

tout défaut d’isolement _{par suite de la condensation} d’humidité.

Ces

précautions

nous ont

_permis

de mesurer avec une

_précision

de l’ordre du I,’~1000 la variation du

module

_{piézoélectrique}

du

_quartz

avec la

_température

258

Fi g. 2.

jusque

vers - 60°. Les variations

sont données en

valeur

_relative,

car il est difficile de mesurer avec une

Fin, 3.

erreur du

_1/1000

la valeur du module en valeur

ab-solue ;

on ne le mesure couramment

_qu’avec

une

approximation

de l’ordre du

centième,

en

_partie

à

259

cause de l’incertitude sur la valeur exacte des conden-sateurs étalons

_employés.

La mesure est

_faite,

comme nous l’avions

_déjà

indi-qué,

par une méthode de zéro, c’est-à-dire que la quan-tité

d’électricité

fournie par le

quartz

est

_compensée

par un

_apport

de

_charge

de

_signe

contraire obtenue

par influence sur un condensateur

étalon ;

on

_règle

la tension

_appliquée

au _{condensateur pour que}

l’électro-mètre reste au zéro

_{lorsqu’on applique}

le

_poids

sur le

quartz.

(Voir

le schéma de

_montage,

_{Îig. 3.)}

Le refroidissement a été

_obtenu,

_{pour les}

_points

voisins de 0° avec de la

_glace

fondante comme

réfri-gérant ;

entre 0° et - 13a _on utilise le

mélange

réfri-gérant glace + NaCt,

au-dessous de - 13°

_jusqu’à

- ~6° nous avons utilisé un

_mélange

de chlorure de calcium et

_glace

dans les

_proportions

suivantes :

Au-dessous de - 26" il faut avoir recours à la

_neige

carbonique mélangée

à de l’acétone.

Pour l’ensemble des

_{températures}

der - 60" à

+

200, les résultats obtenus sont

_indiqués

dans le tableau

suivant,

dans

_lequel

les _{chiffres pour la tension de}

compensation appliquée

au condensateur étalon sont

donnés en division lue au

_voltmètre,

sensibilité 150

divisions pour 3 V.

La

_capacité

étalon

_employée

étant de 30 unités

élec-trostatiques

C. G. S.

Les déterminations ont été faites

_plusieurs

_{fois pour}

une même

_{température,}

ou à des

_{températures}

très voisines. Les résultats sont tout à fait concordants si

on a soin d’attendre que

_{l’équilibre}

de

_température

soit

_{complètement}

atteint. Ils sont résumés dans le tableau ci-contre et par la courbe

figure

4.

En

_régime

variable de

_température

des tensions internes

_apparaissent

à l’intérieur de la lame de

_quartz

et les résultats sont faussés.

Au delà de - 60" la

_température

n’est

_plus

suffi-samment uniforme dans la chambre du

_quartz,

même à

_{l’équilibre}

de

_{température,}

et des fluctuations

appa-raissent

_qui

_gênent

les

déterminations,

il serait néces-saire pour

pouvoir

aller au delà de

_posséder

une

chambre de froid convenablement installée.