Chaleurs spécifiques du vide

(1)

HAL Id: jpa-00241215

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00241215

Submitted on 1 Jan 1907

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L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Marcel Brillouin

To cite this version:

Marcel Brillouin. Chaleurs spécifiques du vide. J. Phys. Theor. Appl., 1907, 6 (1), pp.34-37.

�10.1051/jphystap:01907006003400�. �jpa-00241215�

(2)

34 CHALEURS SPÉCIFIQUES ^DU VIDE;

Par M. MARCEL BRILLOUIN.

z.. Il résulte des lois théoriques ^du rayonnement (Voir ^le Rapport

de Wien au Congrès ^de Physique ^de 1900) que la quantité ^de ^cha-

leur à fournir à un espace vide pour augmenter ^de ^dv ^{le volume}

compris ^entre parois réfléchissantes athermanes et élever la tempé-

rature absolue de de (rayonnement noir) ^est (0 ⁼ vitesse de la lumière = 3 . 101°) :

les expériences ^de rayonnement ^les plus ^récentes ^donnant ^en ^calo- ries-gramme-degré ^{C. :}

L’expression précédente devient donc :

2. Énonçons ^en langage calorimétrique ^la signification ^des ^deux

termes de cette équation :

10 La chaleur spéciflque cri volume constant du vide, ^ou ^{mieux du}

milieu qui ^transmet ^le rayonnement, ^est égale ^à 136 ^{1,28 .} W-22E)3 par centimètre cube :

à la température ^{de la} glace fondante,

à 4.000" absolus

2° La chaleur spécifique ^à ^volume ^constant du centimètre cube de gaz ^sous la pression d’un millionième d’atmosphère (à peu près ^la

limite du vide réalisable) ^est 2,~ . ^10-~ ^X ^10-6 ^ou 2,2 . ^10-1°.

Ainsi, ^à ^la température ordinaire, la chaleur spécifique du gaz contenu dans le meilleur vide que ^nous puissions produire ^est

Article published online by EDP Sciences and available at

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:01907006003400

(3)

10.000 fois celle qui occupe volume; niais,

à la température ^{de l’arc} voltaïque, ^le rapport ^tombe ^{à 5} ^environ.

3. La variation de volume dv n’est pas ^une variation de volume de l’ éther : c’est une variation du volume occupé par le rayonnement noir de température ^O dans l’éther. La limitation du volume est

effectuée par de ^la matière ordinaire, douée d’un pouvoir ^réflecteur égal ^{à 1.} ^Sous ^réserve ^de ^ces explications :

La chaleur de dilatation du vide par centimètre cube ^est égale

A la température ^{de la} glace fondante,

à 4.000° absolus,

t~r, par centimètre cube, la chaleur de dilatation d’un gaz :

est pour ^un gaz diatomique ^à ^la température ^{de la} glace ^fondante, ^sous ^une pression d’un millionième d’atmosphère :

Mêmes remarques qu’au ^n° ^~.

4. Discutons à ce point ^de ^vue l’expérience de détente adiabatique

d’un gaz.

Dans les conditions ordinaires de pression des gaz, le vide, ^intime-

ment .mélangé ^avec ^le gaz, dont ^{la valeur} calorimétrique ^est ^énor-

mément supérieure ^à ^celle ^du vide, prend ^et ^conserve ^à chaque

instant la température du gaz ; la quantité ^de chaleur que le rayon- nement fournit au vide est rapidement absorbée par ^le gaz. C’est entre le vide intérieur ^{au vase} et les parois rayonnantes ^du ^labora- toire qu’une différence de température ^sensible ^ne disparaît que lentement.

Mais, ^dans ^le ^cas ^où ^{la valeur} calorimétrique ^du gaz serait ^com-

parable ^à ^{celle du} ^vide, ^{la chute} ^de température ^serait subdivisée i

(4)

36 chute de température ^des parois ^du laboratoire au vide du _vase,

avec échange ^par rayonnement, ^et ^{chute de} température ^{du vide} ^au

gaz détendu, ^avec échange ^{de l’un} ^à l’autre par ^contact ^et mélange

intime.

~. Si donc on pouvait ^faire l’expérience ^de ^Clément ^et ^Desormes

sur un gaz ^à ûne pression ^{de 10-~°} atmosphères ^à ^la température ordinaire, ^{ou sur un} gaz ^à la pression ^{de 10-6} atmosphères ^{à la} ^tem- pérature ^{de l’arc} voltaïque ôu ^des âstres ^lumineux, il serait néces- saire de préciser ^la ^nature ^des parois ^du ^vase.

On peut, ^dans ^{ce cas} ^de ^très faibles densités du gaz, imaginer

deux mûdes principaux de détente rapide pour ^le gaz : 10 Adiabatique pour le mélange gaz-vide ;

~° Adiabatique pour le gaz, isotherme pour le vide.

PREMIER CAS.

^-

Les parois ^du ^vase, mauvaises conductrices de la chaleur, ^sont argentées intérieurement, ^{et ont} ^un pouvoir ^réflec-

teur égal ^à ^1.

En outre, ^le ^vase ^où s’effectue la détente est immense, ^en ^sorte que la valeur calorimétrique ^de l’enveloppe ^soit petite par rapport ^à ^la valeur calorimétrique ^du ^vide qu’elle ^limite.

Le gaz ^et le vide sont tous deux à la même température pendant la détente.

’

L’équation calorimétrique du gaz ^et du vide :

donne la loi de la détente adiabatique :

La fraction du second membre est plus petite que i, parce que 3 (y - 1) ⁼ ^1,~ pour les gaz diatomiques ; ^a fortiori pour les gaz ^mono-

atomiques [3 (y -1) ^‘ 2] . ^Pour ^les gaz ^à molécules complexes, ^c’est

le contraire, y - 1 peut ^tomber ^à 0,2; 0,1 ; ^et ³ (y

^-

1) ^est ^alors

inférieur à 1.

DEUXIÈME CAS.

^-

Les parois ^du ^vase, ^et ^en particulier ^{de la} partie mobile pour la détente, ^sont complètement transparentes

pour ^toutes les radiations (pratiquement, ^vase ^de verre), quoique

(5)

conductrices de la chaleur. Alors le gaz seul subit la détente ;

le rayonnement ^noir ^interne ^ne subit pas ^de détente. Le terme en dv, ^dans ^ce qui dépend ^du vide, doit être effacé, et, toujours

en supposant que le gaz ^et le vide ^ont la même température ^à chaque instant, l’équation calorimétrique ^{est :}

Elle donne pour la détente adiabatique :

La fraction du deuxième membre est plus ^petite ^que ^l’unité,

d’autant plus que p êst plus petit; ^sous ûne pression ^{de 1.0-10} âtmo- sphères ^à ^la température ordinaire, ^{de 10-6} atmosphères ^{à la} tempé-

rature de l’arc électrique, ^{le second} ^terme du dénominateur est envi-

ron 0,2 ; la variation de température par la détente ^est réduite à

0,8 ^de ^ce que donnerait le gaz seul.

Sous une pression ¹⁰ ^fois moindre, ôu ^à ûne température âbsolue 2,15 ^fois plus élevée, soit 10.000° environ, elle serait réduite à1.

Application ^aux ^étoiles.

^-

Ôr ^ces conditions sont réalisées dans la chromosphère, ôu plutôt ^dans ûne couche de quelques ^cen- tièmes _{du rayon} autour d’un astre lumineux. L’éther _{y est} dans des conditions isothermes, ^à ^cause ^du voisinage ^de l’astre ; ^la pression

des gaz y ^est très faible, beaucoup ^moindre peut-être que ^{10-6 à la}

température ^de la surface de l’astre. Les mouvements très

rapides, produisant ^de prodigieuses ^détentes, ^sont ^donc ^en ^réalité

presque isothermes assez loin de la surface de l’astre, là où la pres- sion du gaz ^est de l’ordre de 10-9 atmosphères ^{avec une} température

de ~.(~00°.

REMARQUE. - ^On sait que Clément ^et ^Desorrnes avaient institué leur expérience pour déterminer la chaleur spécifique ^du ^{vide :} ^c’est

sous une pression ^{de 1.0-10} ^à ^10-11 atmosphères qu’elle atteindrait ce

but.

lai 1906.)

Chaleurs spécifiques du vide

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Submitted on 1 Jan 1907

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L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

Marcel Brillouin

To cite this version:

Marcel Brillouin. Chaleurs spécifiques du vide. J. Phys. Theor. Appl., 1907, 6 (1), pp.34-37.

�10.1051/jphystap:01907006003400�. �jpa-00241215�

34

CHALEURS SPÉCIFIQUES DU VIDE;

Par M. MARCEL BRILLOUIN.

z.. Il résulte des lois théoriques du rayonnement (Voir le Rapport

de Wien au Congrès de Physique de 1900) que la quantité de cha-

leur à fournir à un espace vide pour augmenter de dv le volume

compris entre parois réfléchissantes athermanes et élever la tempé-

rature absolue de de (rayonnement noir) est (0 = vitesse de la lumière = 3 . 101°) :

les expériences de rayonnement les plus récentes donnant en calo- ries-gramme-degré C. :

L’expression précédente devient donc :

2. Énonçons en langage calorimétrique la signification des deux

termes de cette équation :

10 La chaleur spéciflque cri volume constant du vide, ou mieux du

milieu qui transmet le rayonnement, est égale à 136 1,28 . W-22E)3 par centimètre cube :

à la température de la glace fondante,

à 4.000" absolus

2° La chaleur spécifique à volume constant du centimètre cube de gaz sous la pression d’un millionième d’atmosphère (à peu près la

limite du vide réalisable) est 2,~ . 10-~ X 10-6 ou 2,2 . 10-1°.

Ainsi, à la température ordinaire, la chaleur spécifique du gaz contenu dans le meilleur vide que nous puissions produire est

Article published online by EDP Sciences and available at

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:01907006003400

10.000 fois celle qui occupe volume; niais,

à la température de l’arc voltaïque, le rapport tombe à 5 environ.

3. La variation de volume dv n’est pas une variation de volume de l’ éther : c’est une variation du volume occupé par le rayonnement noir de température O dans l’éther. La limitation du volume est

effectuée par de la matière ordinaire, douée d’un pouvoir réflecteur égal à 1. Sous réserve de ces explications :

La chaleur de dilatation du vide par centimètre cube est égale

A la température de la glace fondante,

à 4.000° absolus,

t~r, par centimètre cube, la chaleur de dilatation d’un gaz :

est pour un gaz diatomique à la température de la glace fondante, sous une pression d’un millionième d’atmosphère :

Mêmes remarques qu’au n° ~.

4. Discutons à ce point de vue l’expérience de détente adiabatique

d’un gaz.

Dans les conditions ordinaires de pression des gaz, le vide, intime-

ment .mélangé avec le gaz, dont la valeur calorimétrique est énor-

mément supérieure à celle du vide, prend et conserve à chaque

instant la température du gaz ; la quantité de chaleur que le rayon- nement fournit au vide est rapidement absorbée par le gaz. C’est entre le vide intérieur au vase et les parois rayonnantes du labora- toire qu’une différence de température sensible ne disparaît que lentement.

Mais, dans le cas où la valeur calorimétrique du gaz serait com-

parable à celle du vide, la chute de température serait subdivisée i

36

chute de température des parois du laboratoire au vide du vase,

avec échange par rayonnement, et chute de température du vide au

gaz détendu, avec échange de l’un à l’autre par contact et mélange

intime.

~. Si donc on pouvait faire l’expérience de Clément et Desormes

sur un gaz à une pression de 10-~° atmosphères à la température ordinaire, ou sur un gaz à la pression de 10-6 atmosphères à la tem- pérature de l’arc voltaïque ou des astres lumineux, il serait néces- saire de préciser la nature des parois du vase.

On peut, dans ce cas de très faibles densités du gaz, imaginer

deux mûdes principaux de détente rapide pour le gaz : 10 Adiabatique pour le mélange gaz-vide ;

~° Adiabatique pour le gaz, isotherme pour le vide.

PREMIER CAS.

Les parois du vase, mauvaises conductrices de la chaleur, sont argentées intérieurement, et ont un pouvoir réflec-

teur égal à 1.

En outre, le vase où s’effectue la détente est immense, en sorte que la valeur calorimétrique de l’enveloppe soit petite par rapport à la valeur calorimétrique du vide qu’elle limite.

Le gaz et le vide sont tous deux à la même température pendant la détente.

L’équation calorimétrique du gaz et du vide :

donne la loi de la détente adiabatique :

La fraction du second membre est plus petite que i, parce que 3 (y - 1) = 1,~ pour les gaz diatomiques ; a fortiori pour les gaz mono-

atomiques [3 (y -1) ‘ 2] . Pour les gaz à molécules complexes, c’est

le contraire, y - 1 peut tomber à 0,2; 0,1 ; et 3 (y

1) est alors

inférieur à 1.

DEUXIÈME CAS.

Les parois du vase, et en particulier de la partie mobile pour la détente, sont complètement transparentes

pour toutes les radiations (pratiquement, vase de verre), quoique

conductrices de la chaleur. Alors le gaz seul subit la détente ;

le rayonnement noir interne ne subit pas de détente. Le terme en dv, dans ce qui dépend du vide, doit être effacé, et, toujours

en supposant que le gaz et le vide ont la même température à chaque instant, l’équation calorimétrique est :

Elle donne pour la détente adiabatique :

La fraction du deuxième membre est plus petite que l’unité,

d’autant plus que p est plus petit; sous une pression de 1.0-10 atmo- sphères à la température ordinaire, de 10-6 atmosphères à la tempé-

CHALEURS SPÉCIFIQUES ^DU VIDE;

z.. Il résulte des lois théoriques ^du rayonnement (Voir ^le Rapport

de Wien au Congrès ^de Physique ^de 1900) que la quantité ^de ^cha-

leur à fournir à un espace vide pour augmenter ^de ^dv ^{le volume}

compris ^entre parois réfléchissantes athermanes et élever la tempé-

rature absolue de de (rayonnement noir) ^est (0 ⁼ vitesse de la lumière = 3 . 101°) :

les expériences ^de rayonnement ^les plus ^récentes ^donnant ^en ^calo- ries-gramme-degré ^{C. :}

2. Énonçons ^en langage calorimétrique ^la signification ^des ^deux

10 La chaleur spéciflque cri volume constant du vide, ^ou ^{mieux du}

milieu qui ^transmet ^le rayonnement, ^est égale ^à 136 ^{1,28 .} W-22E)3 par centimètre cube :

à la température ^{de la} glace fondante,

2° La chaleur spécifique ^à ^volume ^constant du centimètre cube de gaz ^sous la pression d’un millionième d’atmosphère (à peu près ^la

limite du vide réalisable) ^est 2,~ . ^10-~ ^X ^10-6 ^ou 2,2 . ^10-1°.

Ainsi, ^à ^la température ordinaire, la chaleur spécifique du gaz contenu dans le meilleur vide que ^nous puissions produire ^est

à la température ^{de l’arc} voltaïque, ^le rapport ^tombe ^{à 5} ^environ.

3. La variation de volume dv n’est pas ^une variation de volume de l’ éther : c’est une variation du volume occupé par le rayonnement noir de température ^O dans l’éther. La limitation du volume est

effectuée par de ^la matière ordinaire, douée d’un pouvoir ^réflecteur égal ^{à 1.} ^Sous ^réserve ^de ^ces explications :

La chaleur de dilatation du vide par centimètre cube ^est égale

A la température ^{de la} glace fondante,

est pour ^un gaz diatomique ^à ^la température ^{de la} glace ^fondante, ^sous ^une pression d’un millionième d’atmosphère :

Mêmes remarques qu’au ^n° ^~.

4. Discutons à ce point ^de ^vue l’expérience de détente adiabatique

Dans les conditions ordinaires de pression des gaz, le vide, ^intime-

ment .mélangé ^avec ^le gaz, dont ^{la valeur} calorimétrique ^est ^énor-

mément supérieure ^à ^celle ^du vide, prend ^et ^conserve ^à chaque

instant la température du gaz ; la quantité ^de chaleur que le rayon- nement fournit au vide est rapidement absorbée par ^le gaz. C’est entre le vide intérieur ^{au vase} et les parois rayonnantes ^du ^labora- toire qu’une différence de température ^sensible ^ne disparaît que lentement.

Mais, ^dans ^le ^cas ^où ^{la valeur} calorimétrique ^du gaz serait ^com-

parable ^à ^{celle du} ^vide, ^{la chute} ^de température ^serait subdivisée i

chute de température ^des parois ^du laboratoire au vide du _vase,

avec échange ^par rayonnement, ^et ^{chute de} température ^{du vide} ^au

gaz détendu, ^avec échange ^{de l’un} ^à l’autre par ^contact ^et mélange

~. Si donc on pouvait ^faire l’expérience ^de ^Clément ^et ^Desormes

sur un gaz ^à ûne pression ^{de 10-~°} atmosphères ^à ^la température ordinaire, ^{ou sur un} gaz ^à la pression ^{de 10-6} atmosphères ^{à la} ^tem- pérature ^{de l’arc} voltaïque ôu ^des âstres ^lumineux, il serait néces- saire de préciser ^la ^nature ^des parois ^du ^vase.

On peut, ^dans ^{ce cas} ^de ^très faibles densités du gaz, imaginer

deux mûdes principaux de détente rapide pour ^le gaz : 10 Adiabatique pour le mélange gaz-vide ;

Les parois ^du ^vase, mauvaises conductrices de la chaleur, ^sont argentées intérieurement, ^{et ont} ^un pouvoir ^réflec-

teur égal ^à ^1.

En outre, ^le ^vase ^où s’effectue la détente est immense, ^en ^sorte que la valeur calorimétrique ^de l’enveloppe ^soit petite par rapport ^à ^la valeur calorimétrique ^du ^vide qu’elle ^limite.

Le gaz ^et le vide sont tous deux à la même température pendant la détente.

L’équation calorimétrique du gaz ^et du vide :

La fraction du second membre est plus petite que i, parce que 3 (y - 1) ⁼ ^1,~ pour les gaz diatomiques ; ^a fortiori pour les gaz ^mono-

atomiques [3 (y -1) ^‘ 2] . ^Pour ^les gaz ^à molécules complexes, ^c’est

le contraire, y - 1 peut ^tomber ^à 0,2; 0,1 ; ^et ³ (y

1) ^est ^alors

Les parois ^du ^vase, ^et ^en particulier ^{de la} partie mobile pour la détente, ^sont complètement transparentes

pour ^toutes les radiations (pratiquement, ^vase ^de verre), quoique

le rayonnement ^noir ^interne ^ne subit pas ^de détente. Le terme en dv, ^dans ^ce qui dépend ^du vide, doit être effacé, et, toujours

en supposant que le gaz ^et le vide ^ont la même température ^à chaque instant, l’équation calorimétrique ^{est :}

La fraction du deuxième membre est plus ^petite ^que ^l’unité,

d’autant plus que p êst plus petit; ^sous ûne pression ^{de 1.0-10} âtmo- sphères ^à ^la température ordinaire, ^{de 10-6} atmosphères ^{à la} tempé-

rature de l’arc électrique, ^{le second} ^terme du dénominateur est envi-

ron 0,2 ; la variation de température par la détente ^est réduite à

0,8 ^de ^ce que donnerait le gaz seul.

Sous une pression ¹⁰ ^fois moindre, ôu ^à ûne température âbsolue 2,15 ^fois plus élevée, soit 10.000° environ, elle serait réduite à1.

Application ^aux ^étoiles.

Ôr ^ces conditions sont réalisées dans la chromosphère, ôu plutôt ^dans ûne couche de quelques ^cen- tièmes _{du rayon} autour d’un astre lumineux. L’éther _{y est} dans des conditions isothermes, ^à ^cause ^du voisinage ^de l’astre ; ^la pression

des gaz y ^est très faible, beaucoup ^moindre peut-être que ^{10-6 à la}

température ^de la surface de l’astre. Les mouvements très

rapides, produisant ^de prodigieuses ^détentes, ^sont ^donc ^en ^réalité

presque isothermes assez loin de la surface de l’astre, là où la pres- sion du gaz ^est de l’ordre de 10-9 atmosphères ^{avec une} température

REMARQUE. - ^On sait que Clément ^et ^Desorrnes avaient institué leur expérience pour déterminer la chaleur spécifique ^du ^{vide :} ^c’est

sous une pression ^{de 1.0-10} ^à ^10-11 atmosphères qu’elle atteindrait ce