III. — ni.ES A COURANT CONSTANT

81 1 . Les changements que subit une pile dans les parties qui la constituent, produisent rapidement l’affaiblissement du courant: et bientôt les effets, que l’on avait en vue de réaliser avec l’appareil, ne sc manifestent

PII. K voltaiule.

plus. Danicll est arrivé à combattre ces variations tlu courant, et à construire des piles constantes ; il y est parvenu en analysant, avec pénétration. les causesqui amenaient les modifications observées.

8hS. Elne amalgamé. — Avant les travaux de Daniel), une première découverte avait déjà rendu la pile moins variable, en même temps quelle procurait une grande économie.

Kemp reconnut que le zinc amalgamé ne s'attaque pas au milieu de l’eau acidulée ; Stnrgeon proposa d'employer dans la pile le métal ainsi préparé au lieu du zinc ordinaire, et il fit voir que l’appareil étant mis en activité dans ces nouvelles conditions, le zinc s’use en moins grande quantité tout en produisant de meilleurs effets. De là, dans toutes les piles l'emploi du zinc amalgamé : c’est une économie et de zinc et d'acide, et même de temps, car la pile n’a pas besoin d’être renouvelée aussi souvent.

81 3. Courant Intérieur Hc la plie. — Les deux pôles d’une pile réunis par T intermédiaire d’un ou de plusieurs corps conducteurs, perdent leurs électricités qui cheminent d’un mouvement continu pour constituer ce que nous avons appelé le courant. Mais la pile envoie, sans relâche, de l’électricité positive vers le pôle positif, de l'électricité négative vers le pôle négatif : l’intérieur de l’élément se trouve donc parcouru par les deux électricités qui cheminent en sens contraire, il est le lieu d’un courant que nous appellerons le courant intérieur et qui va du pôle négatif au pôle positif.

La figure 343 dans laquelle les flèches indiquent le sens du courant, rend sensible l'indication que nous venons de donner.

814. Modtfiratlona sable* par une pile en activité. — Le Courant intérieur de la pile traverse, dans chaque cellule de la pile à auge ou dans chaque bocal de la pile de Wollaston, tin liquide décomposable, il y pénètre par une lame de métal, il en sort par une autre lame également métallique. Le liquide doit donc être décomposé. Ainsi, prenons comme exemple la pile à couronne. Lorsque les deux pôles seront réunis, un courant cheminera, dans chaque vase, du zinc vers le cuivre, à travers le liquide, qui sera décomposé.

815. Dépôt d'hydrnyène. — Au début, ce liquide est de l’eau acidulée et l’élément de pile forme comme un voltamètre. L’hydrogène, entraîné dans le sens du courant, se dégage sur la lame de cuivre par laquelle le courant sort, et l’oxygène, porté en sens inverse, vient sur la lame de zinc pour se combiner en oxydant le métal.

En observant une pile en activité, on voit, en effet, se développer sur la

Fig. 313.

Digitize

KLECTHICITK.

lame de «livre im gaz qu’il est aisé do recueillir et de reconnaître pour do l'hydrogène. Daniell y est parvenu eu constituant un élément (fig. 34-i) dont les lames étaient disjiosécs comme celles d'un voltamètre : au-dessus de la lame de cuivre P, était disposée une éprouvette, et aussitôt que le courant «•tait eu activité, l'éprouvette se remplissait d’hydrogène, rien ne se dégageait sur le zinc amalgamé Z. L’hydrogène ainsi développé produit une double modification de la pile. 11 a pour premier efl'et de rompre, en partie, la série des corps conducteurs dont l’appareil est composé; il couvre le cuivre et forme sur lui une couche très-impropre au passage des électricités qui doivent pouvoir continuer leur mouvement primitif. Mais c’est là le moindre de ses inconvénients.

Sur le cuivre qu’il revêt, l’hydrogène condensé constitue une substance très-oxydable , qui a le même rôle électro-moteur que le zinc, son action opposée à la force électro-motrice principale en détruit une partie. La pile diminue d’énergie : le courant extérieur est moins puissant.

816. Affaiblissement de l'acide. — A mesure que la pile fonctionne, l’eau acidulée, qui sans cesse attaque le zinc, va eu s'affaiblissant. et quand l’appareil a été assez longtemps en activité, le liquide ne renferme plus de grandes proportions d'acide libre : telle est la seconde modification subie |iar chaque élément.

817. Dépôt de zinc. — Lorsque l’acide a dissous une grande quantité de zinc, la décomposition qui s’opère dans chaque cellule ne porte que peu ou point sur l’eau acidulée, elle |>orte sur le sulfate de zinc formé, et le zinc vient, entraîné par le courant, se déposer sur la lame de cuivre. De là une altération très-grave : le liquide est de chaque côté en présence de deux lames de zinc qu’il peut attaquer. Deux forces électro-motrices agissent en sens inverse et se détruisent. La pile ne marche plus.

818. Résumé. — En résumé, les parties qui composent une pile subissent trois modifications: 1° l'eau acidulée s’altère en attaquant le zinc, elle se transforme en une dissolution de sulfate de zinc; 2° le cuivre se recouvre d'une couche d’hydrogène doublement nuisible ; 3° le cuivre, qunnd la pile a déjà fonctionné, se recouvre de zinc.

On pourrait ajouter que le zinc en se dissolvant diminue d’épaisseur;

PILE VOLTAiyLt.

mais ce changement d'épaisseur est Bans importance : on peut le reconnaître en construisant les piles avec différentes lames.

81'J. Plie de Oanieil. — Daniel! a construit une pile, dont toutes les parties se reconstituent dans leur état initial, à mesure qu’une modification vient à se produire.

Pour éviter que le cuivre ne se recouvre d’hydrogène ou de zinc, il le placeen contact avec un liquide qui ne contient ni eau acidulée ni sulfate de zinc, mais bien du sulfate de cuivre. 11 donne à cette lame de cuivre la forme du vase CC (fnj. 345) où le liquide est contenu. Le zinc, comme toujours, plonge dans de l’eau acidulée, mais se trouve contenu dans un vase MM’ formé par une membrane poreuse. Par suite de la porosité de ce vase, une couche continue de liquide -se trouve entre le zinc et le cuivre ; et l’appareil offre la série non interrompue de métaux et de liquides qui constitue une pile voltaïque. Mais, on l'a déjà compris : le courant intérieur dans sa marche à travers le sulfate de cuivre, ne |>ourra avoir d’autre effet que de le décomposer et de former un dépôt de cuivre sur la lame de cuivre qui augmentera un peu d’épaisseur; résultat sans importance. Sur cette lame, on aura évité entièrement et le dépôt d'hydrogène et celui du zinc qui changeaient l'économie intérieure de l’appareil. En môme temps, l’acide sulfurique provenant de la décomposition du sulfate de cuivre se portera vers le zinc pour continuer l'action initiale.

8:20. Cependant un mal évité, un autre renaît : la dissolution de sulfate de cuivre s’appauvrit à mesure que la pile fonctionne et que le cuivre se dépose. Il faut y remédier. Daniell dispose dans ce but vers le haut de la lame de cuivre contournée en forme de cylindre une galerie GG’ percée de trous, et il la remplit de cristaux de sulfate de cuivre. La galerie est envahie par la dissolution qui au fur et à mesure de son appauvrissement répare ses pertes en dissolvant les cristaux en contact avec elle.

821 . Des trois altérations de la pile, Daniell a donc d’un seul coup empêché deux d’entre elles de se produire; il en reste une troisième, celle de l'eau acidulée. Pour la combattre, Daniell s'est résigné à rénouveler peu à peu le liquide dont il est impossible de prévenir l’altération. A cet effet, un entonnoir E placé au-dessus de chaque élément laisse couler goutte à goutte de l’eau acidulée; une ouverture pratiquée au fond du bocal donne issue à la dissolution chargée de sulfate de zinc que son poids spécifique fait descendre à mesure qu’elle se forme. Afin que l’écoulement soit bien réglé et que le niveau demeure constant, à l'ouverture du fond est adapté

Fig. 345.

Kl. UCT H ICI T K.

un tube SS' recourbé comme la ligure l'indique et dont le beo laissera couler la dissolution saline.

Cette disposition n’empêche pas le zinc d’être baigné en partie dans le sulfate de zinc produit ; mais si 1 écoulement est régulier, si le travail auquel la pile est employée n’a pas de variations notables, un liquide de constitution sensiblement constante passe et se renouvelle dans les bocaux.

822. simplification de la plie de Daniell. — La pile ainsi construite est théoriquement d’une constance parfaite; dans la pratique, elle demeure à peu près constante pendant plusieurs jours. Mais la nécessité de renouveler l’eau acidulée, l’embarras occasionné par le tube qui force d’avoir des tables particulières pour poser les bocaux, a engagé les physiciens à employer la pile de Daniell en supprimant ces parties gênantes. L’appareil est alors réduit aux parties qu’indique la ligure 346, où la membrane est d’ailleurs remplacée1 par un vase poreux de porcelaine dégourdie V. L’expérience a montré

|,-,g 34(. que la pile dont l’eau acidulée n’était pas re-

nouvelée était beaucoup moins constante :-toulefois, elle l’est suffisamment dans la plupart des cas. Aujourd’hui, la pile simplifiée est employée de préférence à la pile construite par l’inventeur : il n’y a d’exception que pour les recherches très-délicates de physique, qui exigent un courant constant pendant plusieurs jours.

823. Modification» de la pile dp Daniell. — Ainsi, l’Administration des télégraphes emploie les piles de Daniell sansréservoiretsans tube. D’ailleurs rien d’essentiel n’est changé aux dispositions que nous avons fait connaître :

seulement la lame de cuivre est remplacée par un gros fil de cuivre soudéau zinc et portant une petite coupe percée de trous sur laquelle on pose les cristaux de sulfate de cuivre. L’eau acidulée est remplacée par de l'eau ordinaire

au milieu de laquelle le zinc.

Fig. 347. . ,

meme non amalgame, n est

attaqué que très-lentement quand la pile ne fonctionne pas.

La ligure 347 représente une pile' analogue : la seule différence, c'est qu’un cylindre de cuivre tient lieu du fil de la pile des télégraphes.

1*11. K VOl.TAlyLfc.

824. nie à sulfate de mercure. — A travers le vase poreux, qdiesl le plus souvent constitué par de la porcelaine dégourdie, la dissolution de sulfate de cuivre filtre toujours peu à peu, et aux pointa de 1a laine de zinc, où elle parvient, elle laisse déposer une couche de cuivre. De là. les effets les plus fâcheux : une jietite pile prend naissance dans la pile même' le cuivre déposé, le zinc et le liquide forment un élément, mais un élément dont les pôles sont toujours réunis, et qui est par suite en activité continuelle. Le zinc se trouve rongé sans relâche, et cela sans effet utile : le mouvement d’électricité est absolument local.

Dans, ces derniers temps M . Marié-Davy a en l'heureuse idée de remplacer le sulfate de cuivre par du sulfate de mercure. Lorsque le sulfate de mercure filtre à travers le vase poreux, du mercure se dépose sur le zinc Pt entretient l'amalgamation que l'expérience a montrée si avantageuse. Par ce moyen, toute filtration devient non-seulement sans danger, mais, jusqu'à un certain point, profitable. Ce perfectionnement a nécessité une modification nouvelle, car une lame de cuivre ne peut pas être plongée dans la dissolution d’un sel de mercure sans être attaquée et dissoute: celle des piles précédentes est remplacée par un cylindre de charbon des cornues à gaz, corps bon conducteur el sur lequel le mercure se dépose comme le cuivre se déposait dans la pile à sulfate de cuivre. Le mercure déposé coule au fond du vase poreux où on le retrouve pour l'utiliser de nouveau.

Le sulfate de mercure est très-peu soluble, il faut l'employer en poudre délayée dans de l’eau, qui le dissout leutement à mesure que la marche de la pile altère la dissolution. Malheureusement, si l’on vent une pile un peu active, la dissolution devient de suite tellement épuisée, que le courant intérieur ne trouve plus dans le vase poreux que de l’eau à décomposer.' et l’on n’a plus qu’une pile de Wollaslon. Tel n’est pas le cas quand il s’agit (ht fonctionnement des télégraphes el de quelques autres appareils. Aussi la pile de M. Marié-Davy a-t-elle été mise à l'essai par l'administration, et nous ne serions pas surpris qu’on la trouvât préférable à toutes celles qui l’ont précédée.

825. i*i l«* rie tiroir. — La marche satisfaisante des piles de Daniell simplifiées avait montré (pie, pour obtenir uii courant constant, il fallait surtout éviter le dépôt et l'adhérence des huiles d’hydrogène et le dépôt de zinc sur la lame de cuivre. Dès lors une multitude de dispositions nouvelles ont été imaginées, toutes dérivant des mêmes principes. Les inventeurs de ces apfiareils perfectionnés ont copservé le vase poreux qui empêche le dépéri du zinc; ils ont tous cherché à empêcher l'hydrogène de se développer sur le cuivre, ou bien encore ils ont essayé de l'absorber aussitôt. Parmi eux, (irove parvint à ce dernier résultat au moyen de l’acide azotique dont les propriétés oxydantes sont bien connues. Il place, dans le vase poreux, de l'acide azotique: mais comme cet acide dissout le cuivre rapidement.

4M> ÈLKGTHICI.TÈ.

Grove -a été ubligé do recourir au platine.. UuuikI lu pile est en activité, la dissolution d’acide azotique est décomposée; l’hydrogène, entrainé par Iq courant, se porte vers la lame de platine, mais il disparait presque aussitôt en scoombinaul à une partie de l'oxygène de l’aeide azotique; par suite de l’eau et de l'acide azoteux se forment, et tout dépôt d’hydrogène est impossible. ' . '

La pile de Grove est assez constante, moins «•pendant que lu pile de Danicll, mais elle lui est supérieure quand un courant énergique est nécessaire.

820. HUe de Bmi». — La pile de Grove est d’un prix élevé à cause de l'emploi du platine, Bunsen l'a rendue beaucoup moins coûteuse en remplaçant ce métal par des cylindres de coke qui sont bous conducteurs do l'électricité. Aujourd’hui, au charbon de Bunsen, on substitue ce charbon compacte, que l’on trouve déposé sur les parois des cornues, où l’on fabrique le gaz.

La pile de Bunsen, telle quelle est construite actuellement (fig. 3i8). se

Kig. mx.

compose d’un vase poreux V en porcelaine dégourdie qui contient de l’acide azotique, au milieu duquel plonge un cylindre de charbon G. Ce vase do porcelaine est au centre d’un bocal de verre ou d'un pot de grès qui renferme de l’eau chargée d’acide sulfurique. Une lame de zinc Z épaisse, amalgamée et contournée en cylindre, entoure de près le vase poreux.

Pour réunir plusieurs éléments, on creuse les charbons d’un trou conique, dans lequel vient s’enfoncer un cône métallique qui termine une lame de cuivre soudée à la partie supérieure de chaque lame de zinc. On peut aisément, de cette manière, mettre, en série continue un grand nombre d'éléments : le charbon, demeuré libre à l’une des extrémités, représente le pôle positif de la pile, et le zinc de l’élément situé à l’autre extrémité représente le pôle négatif.

820 bis. rite 4e Nmee. — Une pile à courant constant et assez simple a été imaginée par Smee, qui s’e6t appuyé sur ce fait, que l’hydrogène

EFFETS DE LA PILE

\fû

n’adbère nullement ni mi platine, ni à l’argent, quand ces métaux sont recouverts do noir de platine; de sorte que ce gaz ne peut avoir aucune fâcheuse influence pour diminuer l’intensité du courant. La pile est doue formée d’une lame de zinc amalgamé et d'une lame de platine ou d'argent recouverte de noir de platine; toutes deux plongent dans l’eau acidulée par l’acide sulfurique. Lorsque l'auge qui contient le liquide est d'une grande capacité, la constance de la pile est remarquable.