CONDENSATION SUR DES PARTICULES SALINES A U - D E S S O U S DE 0oC p a r }tE1N'RI DESSENS ~C J~Ar~ LAGOI/D (*)

t~gsurn~ - - Nous avons 4 t e n d u aux t e m p 6 r a t u r e s n6gatives les mesures de l ' h u m i d i t 6 relative critique hc j u s t e suffisante pour p e r m e t t r e la c o n d e n s a t i o n de v a p e u r d'eau sur des n o y a u x g6ants constitu6s p a r divers sels. Pour c h a q u e sel 6tudi6, u n p o i n t de la courbe d o n n a n t he en fonction de la temp4r a t u r e t ~ C est facilement o b t e n u en r e e h e r c h a n t pour quelle valeur tc de la t e m p 6 r a ture he coincide avec l ' h u m i d i t 6 relative en 4quilibre avec la glace h la m6me t e m p 6 r a t u r e to. Les valeurs o b t e n u e s pour NaCI, NH4C1, KC1, KNO.~ t e n d e n t 'h valider l ' e x t r a p o l a t i o n des valeurs d6j~, connues pour les t e m p f r a t u r e s positives. S u m m a r y - - We h a v e enlarged to n e g a t i v e t e m p e r a t u r e s t h e measures of critical relative h u m i d i t y hc j u s t sufficient to allow the c o n d e n s a t i o n of w a t e r v a p o u r on giant nuclei c o n s t i t u t e d by different salts. For every salt studied, a p o i n t of t h e curve giving hc as a f u n c t i o n of t h e t e m p e r a t u r e t~ C is easily o b t a i n e d by m e a s u r i n g for w h a t value tc of t h e t e m p e r a t u r e , hc coincides with t h e relative h u m i d i t y in equilibrium with lee at t h e same t e m p e r a t u r e to. The values o b t a i n e d for NaC1, NH4C1, KC1, KNO~ t e n d to v a l i d a t e t h e extrapol a t i o n of t h e values k n o w n for positive t e m p e r a t u r e s . P r i u c i p e de la m ~ t h o d e L a p a r t i c u l e 6 t u d i 6 e est plae6e d a n s de l ' a i r o?~ r 6 g n e la t e n s i o n de v a p e u r d ' e a u p~ s a t u r a n t e p a r r a p p o r t ~ la glace 'a t e m p 6 r a t u r e t~ r 6 g l a b l e et m e s u r a b l e . L a p a r t i c u l e est p o r t 6 e "h la t e m p 6 r a t u r e t~ 6 g a l e m e n t r6g l a b t e e t m e s u r a b l e p o u r l a q u e l l e elle c o m m e n c e j u s t e h fixer de l ' e a u . Soit pw l a v a l e u r de la t e n s i o n de v a p e u r d ' e a u s a t u r a n t e p a r r a p p o r t h l ' e a u s u r f o n d u e h la t e m p e r a t u r e tp. L a v a l e u r de l ' h u m i d i t ~ r e l a t i v e c r i t i q u e est h~. - - p ~ / p w . E n fair, n o u s n ' a v o n s e x p e r i m e n t 6 j u s q u ' i c i q u e p o u r ti ~- tv, ce q u i s u p p r i m e t o u t g r a d i e n t de t e m p 6 r a t u r e ou de t e n s i o n de v a p e u r d a n s la c h a m b r e d ' e s s a i s e t exige u n e seule m e s u r e de t e m p d r a t u r e m a i s n e d o n n e , p o u r c h a q u c sel, q u ' u n p o i n t d e la c o u r b e h~ (t). A p p a r e i l l a g e - - N o u s a v o n s a d o p t 6 le m o d e de r e f r o i d i s s e m e n t utilis6 p a r ALLUARD, f o n d a t e u r de t ' O b s e r v a t o i r e d u P u y de D 6 m e , p o u r son hygromb~tre: v a p o r i s a t i o n d ' u n l i q u i d e v o l a t i l p a r c i r c u l a t i o n r 6 g l a b l e d ' a i r a u sein d u l i q u i d e .

(*) O h s e r v a t o i r e du P u y de DSme, C l e r m o n t - F e r r a n d (France).

-

116--

La chambre ~t cxp6rience (Fig. 1) est h doubles parois, le liquide fu se plagant entre les deux patois; la forme allong6e et les dimensions r6duites ont 6t6 choisies pour 6viter tout gradient d'humidit6 relative autour de la particule examin6e. L'utilisation du b u t a n e comme liquide de refroidissement permet de couvrir l'intervalle de temp6ratures sYtendant de 0 h - - 350 C. Le b u t a n e vaporis6 evacuatlon du b u t a n e et de I'ai

\

l du

,\

pui$ particule

salin ti ~ sur" fJl d ' a r ' a ~ g r ti ~

thermomd

Fig. 1 - Coupe de la cuve.

est conduit loin du laboratoire par u n petit tube plastique. La cure est calorifug6e (Fig. 2) pour r6duire la consommation de b u t a n e et permettre des variations de la t e m p & a t u r e assez lentes pour que la vapeur d'eau clans la cure soit toujours pratiquement en 6quilibre avec la glace tapissant a b o n d a m m e n t les patois de la chambre d'exp6rience.

Fig. 2 - Ensemble du disposilif: cuve calorifug&o microscope auto&lairant, mesure de la temp&ature par thermocouple.

--

] 1 7 -

L a p a r t i c u l e 6tudi6e est fix6e h u n fil d ' a r a i g n 6 e t e n d u sur un s u p p o r t en fer h c h e v a l : ce s u p p o r t 6rant l u i - m S m e d6pos6 sur un naanchon c y l i n d r i q u e en cuivre. L ' e x a m e n du cristal est effectu6 h l ' a i d e d ' u n m i c r o s c o p e m u n i d ' u n o b j e c t i f auto6clairant ~ g r a n d e distance f r o n t a l e (30 5 40 nam); l ' o b j e c t i f 6 t a n t entigrenaent h l ' e x t 6 r i e u r de la c h a m b r e n ' i n t r o d u i t a u c u n g r a d i e n t thernaique au v o i s i n a g e de la p a r t i c n l e ; 5 proxinait6 de celle-ci est plac6e la sondure du t h e r m o c o u p l e d o n n a n t la t e m p 6 r a t u r e . _Mode op6ratoire - - Soit 5 d6ternainer hc p o u r une p a r t i c u l e de NaC1 d o n t le r a y o n est, p a r e x e m p l e , de l ' o r d r e de 30 ~t. La c u r e est refroidie h - - 350 C et les parois int6rieures s o n t a b o n d a m m e n t tapiss6es de givre. On i n t r o d u i t r a p i d e m e n t le cristal sur son s u p p o r t h l ' a i d e d ' u n m a n c h e , ce dernier 6 t a n t ensuite lib6r6 et retit6. On observe le cristal au microscope, et on laisse la tenap~rature s'61evcr trbs l e n t e m e n t (i o C/nan). On s'efforce de d 6 t e r m i n e r ta t e m p 6 r a t u r e p o u r l a q u e l l e une c o n d e n s a t i o n liquide c o m m e n c e h a p p a r a i t r e sur le cristal : on o b t i e n t p a r e x e m ple - - 28.0 ~ C. L a t a b l e des tensions de v a p e u r s a t u r a n t e de I'eau et de la glace (MAsorr 1957) donne, p o u r c e t t e t e m p d r a t u r e : p~ 0.4669; p,w-= 0.61341 D ' o h h~ = p~/p~ = 0.76. R6sultats - - N o u s avons obtellu les valeurs s u i v a n t e s p o u r 4 sels susceptibles de c o n s t i t u e r des n o y a u x de c o n d e n s a t i o n g6ants:

NaC1 NHaC1 KC1 KNO 3

-----

28 ~ C 18 ~ C 8.5 ~ C 3.5 ~ C

he ~ 0.76 0.84 0.92 0.97

~• ~: •

0.02 0.02 0.005 0.005 .

Si ces v a l e u r s s o n t port6es sur des g r a p h i q u e s r e p r 6 s e n t a n t les v a l e u r s de h~. d6jh connues p o u r l es t e m p 6 r a t u r e s positives (DI~sr~s t 9 3 5 ; T w o ~ E Y i953), on c o n s t a t e qu'elles se p l a c e n t clans le p r o l o n g e m e n t des nuages de p o i n t s c o r r e s p o n d a n t a n x tenap6ratures positives (J. LAGOI/D i961).

REFERENCES DIIESNIS, 1935: Contribution & l'6tude de la d61inqaescence et de l'ej~lorescence. Th~se Pharmacie, Paris. - - LAGORD J., 1961: D6termination de l'humidit6 relative critique de quelques sels hygroscopiques gt des tempgratures n@atives. Bull. Obs. Puy de D6me, pp. 87-92. - - MASON B. J., 1957: The Physics o f Clouds, Oxford Monographs of Met., 445 p. - - Two~EY, 1953: The identification of individual hygroscopic particles in, the atmosphere by a phase transition method. J. of Appl. Physics, 24, pp. 1099-102.