Así, el ion negativo actúa más fácilmente que el positivo como centro de condensación. Se ha sugerido el mayor efecto del ion negativo al causar la condensación como una explicación de la carga positiva que siempre se observa en la atmósfera superior.
Los iones negativos, bajo ciertas condiciones, se convierten en centros para la formación de pequeñas gotas de agua y son eliminados hacia la tierra por la acción de la gravedad, mientras que los iones positivos permanecen suspendidos.
Con el aparato descrito anteriormente, se ha demostrado que los iones positivos y negativos son iguales en número. Si la expansión es lo suficientemente grande como para asegurar la condensación en ambos iones, las gotas formadas a la derecha y a la izquierda del recipiente en la Fig. 7 son iguales en número y caen a la misma velocidad, es decir, son de igual tamaño.
Dado que los iones se producen en igual número a partir de un gas eléctricamente neutro, este experimento muestra que las cargas de los iones positivos y negativos son iguales en valor pero de signo opuesto.
36. Carga transportada por un ión. Para una expansión repentina conocida de un gas saturado con vapor de agua, la cantidad de agua precipitada sobre los iones se puede calcular fácilmente. El tamaño de las gotas se puede determinar observando la velocidad a la que la nube se asienta bajo la acción de la gravedad. A partir de la ecuación de Stokes, la velocidad terminal u de una pequeña esfera de radio r y densidad d que cae a través de un gas cuyo coeficiente de viscosidad es μ está dada por
donde g es la aceleración debido a la gravedad.
El radio de la gota y, por consiguiente, el peso del agua en cada gota se pueden determinar así. Puesto que se conoce el peso total del agua precipitada, el número de gotas presentes se obtiene de inmediato.
Este método ha sido empleado por J. J. Thomson26 para determinar la carga transportada por un ion. Si la expansión supera el valor de 1,31, tanto los iones positivos como los negativos se convierten en centros de condensación.
A partir de la velocidad de caída puede demostrarse que, aproximadamente, las gotas son todas del mismo tamaño.
El recipiente de condensación era similar al empleado por C. T. R. Wilson. Dos placas horizontales paralelas se ajustaron en el recipiente y la radiación de un tubo de rayos X o de una sustancia radiactiva ionizó el gas entre ellas. Se aplicó una diferencia de potencial V, pequeña en comparación con la requerida para saturar el gas, entre las placas paralelas situadas a una distancia de l cm la una de la otra. La pequeña corriente i a través del gas viene dada (sección 28) por donde
Dado que el valor de N es el mismo que el número de gotas, y la velocidad u es conocida, se puede determinar el valor de e.
En su última determinación, J. J. Thomson descubrió que
Un valor muy concordante, a saber, 3 , 1 × 10 − 10 , ha sido obtenido por H. A. Wilson, mediante el uso de un método modificado de recuento de las gotas.