Radiation thermique

“ Les charges limitées qu’on peut extraire des gaz ainsi modifiés, la vitesse finie et facilement mesurable avec laquelle ces charges se déplacent sous l’action d’un champ électrique, leur recombinaison progressive, s’interprètent admirablement dans l’hypothèse où la radiation, comme la température élevée dans la flamme, dissocie un certain nombre de molécules du gaz en fragments électrisés portant des charges de signes contraires. ”

“ L'énergie radioactive qui s'accumule dans le radium tend à se dissiper de deux façons différentes: 1o par rayonnement (rayons chargés et non chargés d'électricité) ; 2o par conduction, c'est-à-dire par transmission de proche en proche aux corps environnants, par l'intermédiaire des gaz et des liquides (dégagement d'émanation et transformation en radioactivité induite) .
La perte d'énergie radioactive, tant par rayonnement que par conduction, croît avec la quantité d'énergie accumulée dans le corps radioactif. ”

“ La question se complique encore par ce fait, qu’il y a lieu de rechercher en quelle mesure la nature de la radiation peut se trouver modifiée par le passage à travers les substances matérielles et que, par conséquent, chaque ensemble de mesures n’a une signification précise que pour le dispositif expérimental employé. ”

“ Les réactions, dites photochimiques, qui s'accomplissent sous l'influence des radiations, font intervenir des mécanismes complexes souvent difficiles à analyser. La plupart d'entre elles obéissent à une loi énoncée par GROT-THUS d'après laquelle, pour être chimiquement active, une radiation doit être absorbée par les corps appelés à réagir, le spectre d'absorption de ces corps présentant une bande sombre pour la radiation envisagée. ”

“ On doit en conclure que les diverses régions du spectre possèdent des actions n'ayant pas de commune mesure. La répartition de l'énergie sera très différente, suivant les réactifs employés, œil, plaque photographique, thermomètre, électromètre. Ceux fortement impressionnés par une certaine radiation sont muets devant une autre. ”

“ Il est probable que la destruction d’un atome radioactif quelconque met en liberté une quantité de chaleur du même ordre que celle dégagée lors de la destruction d’un atome de radium, la faiblesse du débit de chaleur par gramme de corps faiblement radioactifs résultant uniquement de la lenteur de leur destruction. ”

“ La plaque sensible, le gaz qui s’ionise, l’écran fluorescent sont autant de récepteurs auxquels on demande d’absorber l’énergie du rayonnement et de la transformer en un autre mode d’énergie : énergie chimique, énergie ionique ou énergie lumineuse. Chaque récepteur absorbe une fraction du rayonnement qui dépend essentiellement de sa nature et de celle des rayons utilisés. ”

“ Ainsi qu’il résulte de l’étude de la radioactivité de l’atmosphère, du sol et des eaux, l’ionisation de l’air atmosphérique est due à la présence dans l’air des émanations radioactives et de leurs dépôts actifs, et aux radiations pénétrantes provenant du sol. Il est peu probable qu’il existe une ionisation appréciable de l’air indépendante de la radioactivité de l’atmosphère et de la croûte terrestre. ”

“ On peut imaginer que le dégagement d’énergie radioactive correspond à une transformation de la nature même de l’atome du corps radiant qui serait en voie d’évolution ; le fait que le radium dégage de la chaleur d’une manière continue plaide en faveur de cette hypothèse. On peut supposer que la transformation est accompagnée d’une perte de poids et d’une émission de particules matérielles qui constitue le rayonnement. La source d’énergie peut encore être cherchée dans l’énergie de gravitation. ”

“ Sans préciser autant les hypothèses, on peut adopter le nom d’émanation pour désigner l’énergie radioactive sous la forme qu’elle affecte quand elle se répand dans le gaz qui entoure les corps radioactifs ; on peut de plus supposer que cette énergie disparaît en créant l’énergie de radioactivité induite des corps solides. ”

“ Le radium privé de l’émanation et de la radioactivité induite qui en résulte est ramené à son activité minimum ; il émet alors des rayons ainsi qu’un rayonnement très faible et très absorbable. On peut mesurer l’activité totale minimum pour une quantité connue de radium en utilisant le sel en couche suffisamment mince pour que l’absorption du rayonnement par la matière active soit négligeable, et en se servant d’une chambre d’ionisation dans laquelle les rayons du radium au minimum d’activité sont complètement absorbés par l’air. ”

“ Les corps radioactifs sont des sources d’énergie dont le dégagement se manifeste par des effets variés : émission de radiations, de chaleur, de lumière, d’électricité. Ce dégagement d’énergie est essentiellement lié à l’atome de la substance ; il constitue un phénomène atomique ; il est de plus spontané. Ces deux caractères sont tout à fait essentiels.
Nous connaissons actuellement des corps faiblement radioactifs : l’uranium et le thorium, et plusieurs corps fortement radioactifs : le radium, le polonium, l’actinium, le radiothorium, l’ionium. ”

“ La loi serait vraie pour une radiation simple et déterminée ; mais quand on considère l'ensemble des radiations et la manière dont elles se comportent dans l'atmosphère, on voit qu'à mesure que le faisceau complexe avance, il se dépouille des radiations les plus absorbables et acquiert ainsi le pouvoir de traverser de nouvelles couches avec des pertes beaucoup moindres. ”

“ Quand le radium est en équilibre avec l’émanation et la radioactivité induite, son rayonnement est fortement augmenté, et l’on constate de plus l’émission de rayons et de rayons ces rayons pénétrants proviennent du dépôt actif, tandis que des rayons sont émis aussi bien par l’émanation que par le dépôt actif. ”

“ L’émission de rayons α et de rayons β correspond à un dégagement spontané d’électricité par les corps radioactifs. Les rayons de ces corps produisent de nombreux effets de diverse nature : effets chimiques, dont le plus important est la décomposition de l’eau ; effets physiologiques tels que l’action sur l’épiderme et sur d’autres tissus, action qui est couramment utilisée pour des applications médicales. Certaines substances radioactives sont spontanément lumineuses.
Les corps radioactifs sont des sources de chaleur. ”

“ La transmission par convection s'effectue d'un corps solide à un fluide froid, ou inversement d'un fluide chaud à un corps solide. La transmission se fait toujours par contact, les molécules du fluide se déplaçant au contact de la surface du solide.
La transmission par radiation s'opère dans des conditions toutes différentes ; elle s'effectue à distance. Le corps chaud émet dans tous les sens des rayons calorifiques et la chaleur se transmet par les vibrations de l'éther. C'est ainsi que le soleil nous envoie sa chaleur à travers les espaces planétaires. ”

“ La substance active est enfermée dans une petite boîte en aluminium mince, fixée à l’extrémité d’une tige métallique en relation avec l’électromètre. L’air est rendu conducteur au voisinage de l’extrémité de la tige, et celle-ci prend le potentiel de l’air qui l’entoure. Le radium remplace ainsi avec avantage les flammes ou les appareils à écoulement d’eau, généralement employés jusqu’à présent dans l’étude de l’électricité atmosphérique. ”

“ Arrivée à ce point, la perte de chaleur par la radiation n'est plus compensée par un afflux de matière nouvelle, et il s'opère une lente contraction, accompagnée d'une température légèrement accrue.
Mais, grâce aux conditions plus stables, il se forme des enveloppes de métaux à l'état gazeux, qui compensent la perte de la chaleur et atténuent l'éclat de la couleur; d'où il suit que des corps tels que notre soleil peuvent être réellement plus chauds que les plus brillantes étoiles blanches, bien que n'émettant pas une aussi grande chaleur. ”

“ Nous n’avons aucune notion sur la grandeur de l’énergie mise en jeu dans les phénomènes de radioactivité, et nous ne savons ni suivant quelles lois elle se dissipe, ni si elle varie avec l’état physique et chimique des corps radiants. ”

“ Les théories modernes de l’électricité attribuent la conductibilité métallique et la conductibilité thermique à la présence dans les métaux d’électrons libres, qui participent à l’agitation thermique moléculaire et qui sont susceptibles de se déplacer dans le métal sous l’action d’un champ électrique, en éprouvant une résistance analogue à un frottement provenant de leurs chocs contre les molécules. ”

“ Le radium donne lieu à un dégagement de chaleur de 118cal par gramme et par heure, et cela sans que l’état de la substance se modifie d’une manière appréciable pendant plusieurs années. Ce fait extrêmement remarquable établit une distinction fondamentale entre le radium et les éléments ordinaires, et se trouve en accord avec la conception actuelle qui attribue la radioactivité à une transformation de l’atome.
Les substances radioactives peuvent posséder une activité constante, au moins en apparence, dans les limites de nos observations : tels sont l’uranium, le thorium, le radium, l’actinium. ”

“ Dans le problème encore mal élucidé de l’origine de l’électricité atmosphérique, un rôle important est attribué à l’ionisation de l’air produite par des causes multiples parmi lesquelles il faut retenir spécialement la radioactivité atmosphérique. ”

“ Mais si la destruction d’un atome entraîne l’expulsion de plusieurs particules comme dans le cas du radium, alors les débits de chaleur restent approximativement proportionnels aux activités totales mesurées par les rayons mais ce sont les quotients des débits de chaleur par les nombres des particules provenant de l’atome qui sont entre eux comme les inverses des vies moyennes, à vitesse égale des particules émises. ”

“ Si l'on tient à admettre que la radio-activité est la cause de la température intérieure du globe, il n'y a nul besoin d'invoquer la présenee supposée du radium. Tous les corps à haute température, comme semblent l'être ceux existant dans l'intérieur de notre planète, dégagent des torrents de particules électriques analogues à celles que produit le radium. Je ne sais pas si elles servent à maintenir la chaleur terrestre, mais il semble plus vraisemblable de croire qu'elles jouent un rôle dans la production des tremblements de terre. ”

“ L’émission de rayons par une substance radioactive varie avec la direction, suivant une loi qui dépend de l’épaisseur de la couche active. Quand la couche a une épaisseur appréciable, le rayonnement est plus important pour une direction d’émission normale à la surface active, que pour une direction oblique par rapport à cette surface. Mais la matière active peut aussi être présente sous forme d’un enduit infiniment mince recouvrant une matière inactive ; tel est le cas d’un dépôt de radioactivité induite sur une lame métallique. ”

“ État de la radioactivité induite dans le gaz. — La radioactivité induite contenue dans le gaz se présente sous un aspect complexe. Il est probable que le gaz contient des particules de dépôt actif chargées positivement et d’autres qui ne sont pas chargées. Les particules qui interviennent dans les expériences d’activation en présence de l’émanation du radium semblent être principalement les particules chargées de radium A. D’autres particules de radium A se trouvent dans le gaz à l’état neutre, ayant perdu leur charge par recombinaison avec les ions négatifs présents dans le gaz. ”

“ Émanation du radium — L’émanation du radium peut être obtenue soit avec les composés radifères solides, soit avec les solutions de sels radifères. Les composés solides dégagent très peu d’émanation à la température ordinaire ; la radioactivité répandue dans l’air qui séjourne au contact de ces composés est peu importante par rapport à la radioactivité du produit solide lui-même ; si l’on fait passer un courant d’air sur un sel radifère solide, la conductibilité de l’air au contact de la substance n’éprouve pas de diminution notable. ”

“ Il ne faut donc pas regarder les radiations nouvelles comme une énergie étrangère à l'évolution normale des êtres, mais nous possédons, depuis la découverte des corps radioactifs, des sources de radiations d'une puissance qui défie toute .comparaison avec la radioactivité répandue dans la nature. ”

“ Nature complexe du rayonnement. — La nature d’un rayonnement ne peut être précisée par cette considération que ce rayonnement est susceptible de produire des effets photographiques, d’ioniser les gaz et de provoquer la fluorescence. Nous connaissons en effet des radiations diverses qui jouissent des propriétés qui viennent d’être énumérées ; ces propriétés sont communes aux rayons cathodiques, aux rayons positifs des tubes de Crookes, aux rayons Röntgen et aux rayons ultraviolets de très courte longueur d’onde. ”

“ Ces recherches ont confirmé l’existence d’une conductibilité spontanée de l’air. La décharge d’un corps électrisé au travers de l’air a lieu en vase clos et à l’air libre. On sait d’ailleurs qu’il existe un champ électrique dans l’atmosphère au voisinage du sol, le sol se comportant le plus souvent comme chargé d’électricité négative ”

“ Mais les théories actuelles de la radioactivité nous conduisent à envisager l’existence d’un très grand nombre d’autres substances radioactives dont la vie est éphémère, et dont l’état de dilution dans la matière qui les contient est tel qu’il est difficile d’espérer pouvoir les obtenir en quantité pondérable. Ces substances peuvent être solides ou gazeuses ; en ce dernier cas elles portent le nom d’émanations. L’émanation du radium est celle que l’on peut obtenir en quantité relativement plus grande, et l’on a réussi à observer son spectre et son volume. ”

“ Par suite, le courant de saturation que l’on peut obtenir avec une substance active pourra aussi dépendre de la masse de gaz contenue entre les électrodes par unité de leur surface. Si cette masse est suffisante pour l’absorption complète du rayonnement, le courant de saturation est indépendant de la distance des électrodes, ainsi que de la pression et de la température du gaz. ”