EFFETS UE I.A H LE

r<*ar d« la plia. — A l'intérieur de la pile s'opèrent aussi île» phénomène» de décomposition chimique ; quelle relation de grandeur présentent-ils avec ceux qui se manifestent à l'extérieur? Celle relation es! exprimée par la loi des équivalente élcclro-chimiques elle-même. Le» expériences de Daniell niellent ce fait hors de (Joute. Ce i*li vsicien conslruisil une pile avec des lames de zinc et de platine disposées comme les lames ifuu voltamètre et plongeant dans l'eau acidulée ( fig. :ttil); si Lieu qu 'au-dessus du platine oh pouvait placer une cloche; dans le circuit de cette pile fut introduit uu voltamètre véritable. A mesure que le courant circulait, un dégagement de gaz avait lieu et, dans chaque éprouvette à hydrogène, le volume de gaz était le même soit que l'on considérât un des éléments de la pile, soit que l’on considérât le voltamètre extérieur.

Au lieu de décomposer l'eau par le passage du courant extérieur, donnet-on un sel à traverser, du sulfate de zinc par' exemple, et pèse-t-on chacune des lames de zinc de la pile? on trouve que pour un équivalent de zinc déposé à l'électrode négative, qui plonge dans le sulfate de zinc, ontrouve, dis-je, que chacune des lames de zinc de la pile a perdu un équivalent de métal. Le poids du métal, consommé dans un des éléments de la pile, se régénère donc à l’extérieur. Mais il ne faut pas s'y tromper, la régénération extérieure ne compense nullement la perle intérieure; car si une pile compte cinq éléments, par exemple, la consommation du zinc s'effectue à la foi» dans chacun des cinq éléments, et la reproduction u’a lieu que dans un seul appareil.

85 1 . Chaleur Stfiféc à l’Intt rieur 4e la pile. — H . «loule. — Les relations entre les actious intérieures et extérieures de la pile, si nettement établies par Faraday et par Dauiell, ne sont pas les seules. D'autres rapports ont été découverts auxquels on a été conduit par l’étude des même» phénomènes faite à uu point de vue différent de celui qui avait occupé le» précédente observateurs. M. Joule a trouvé les liens qui unissent deux parties de la physique jusqu’ici tout à fait distinctes : la chaleur et l’élecirfcilé. Fl a montré que la puissance de la pile voltaïque est dans un rapport intime avec la chaleur engendrée dans les réactions chimiques qui se

ÉLECTRICITÉ

tsu

produisent, et que tout nu ordre dp questions relatives aux romanis, pouvwil être n'allé comme «1rs problèmes de calorimétrie. Cependant, quoique M. Joule ail trouvé In dépendance des deux classes de phénomènes, ses expériences manquaient de l'exactitude qui eutraine la conviction : c’est k M. Favre qu’on doit les déterminations précises que nous allons fkire connaître.

853. Kxp^rifnrefl ae il. Favre. — Quelle est la quantité de chaleur qui se produit par les réactions intérieures de la [Mie? M. Favre l'obtient en enfermant la pile avec ses pôles dans la moufle M du calorimètre à mercure [fig. 3<>2) qui n etc décrit (-488). Quand les pôles sont unis, le zinc se dissout en devenant sulfatedc zinc; la température du calorimètre s’élève, et l’élévation de température indique la quantité de chaleur produite. C’est

Fie. 3fi2.

en nombre rond 18 unités de chaleur par équivalent de zinc dissoas (*). " Si le fil qht nnit les deux pôles est gros et court, et que dès lors il ne s'échauffe pas par le courant, on peut le faire sortir ou le laisser tout entier à l’intérieur de la moufle : les indications du calorimètre ne sont pas poitr cela différentes. Mais si l’on réunit les deux pôles de la pile par un Hl très-fin qui s'échauffe, il en est tout autrement : quand le Kl est à l'extérieur de la moufle, la quantité de chaleur donnée au calorimètre par la dissolution d'un équivalent de zinc n’est plus égale à 18 calories; elle a baissé considérablement. Qu'est devenue la chaleur qui semble perdue f Elle se retrouve entièrement dans le fil. On le reconnaît en reprenant l'expérience et en ayant soin de tenir la pile et le fil à la fois dans la moufle de l'instrument : les 18 calories se retrouvent intégralement.

Cl Nuis conviendrons de représenter l'équivalent de l'hydrogene II par l«r, alors celui du linu 7,n sera age, et, ainsi que nous l'avons indique dans le chapitre de la calorimélrie, l’unitc de rhalour sera toujours |>oiir nous la quantité de chaleur nécessaire pour elcver de I» la température de I kiloaramme d’eau.

EFFETS DE LA PILE

(Jue conclure de la? C’est que la chaleur, qui se dévelop|>e lorsque le courant traverse un fil de petit diamètre, n’est autre qu’une portion de la chaleur engendrée par la dissolution du zinc qui s’est converti en sulfate : cette chaleur est déplacée par l’arrangement particulier que Vol ta a découvert, elle vient échauffer le fil, et à ce point de vue la pile peut être considérée comme un appareil qui trans|iorte à des points particuliers du circuit la chaleur engendrée dans les réactions chimiques.

8.>3. Extenaion «le» principe» précédent» nu cas lie» <léc«mpu»iti«n»

chimique». — Ce résultat peut être généralisé, et l’on est conduit à admettre que la chaleur, développée par le courant en un point quelconque du circuit, est empruntée aux réactions chimiques qui s'exercent dans la pile. Ainsi le courant passe-t-il à travers un voltamètre? L'eau est décomposée; mais elle ne peut l’être qu’en absorbant de la chaleur, et des expériences directes de calorimétrie démontrent que chaque équivalent d'eau exige pour sa décomposition 34 unités de chaleur. Dans le cas. qui nous occupe, cette chaleur est évidemment fournie par les actions chimiques intérieures de l’appareil voltaïque, et l’on peut dire que la quantité de chaleur développée par la dissolution du zinc est, sous forme d’électricité, employée à la décomposition de l’eau.

834. Application de» loi» précédente». — (les expériences, combinées avec celles de Daniell (850), éclairent d’une vive lumière bien des questions restées jusque-là tout à fait obscures. En voici un exemple : Pendant longtemps on a cherché à décomposer l’eau avec un seul élément, dont les métaux étaient le zinc et le cuivre, et le liquide était l’eau acidulée par l’acide sulfurique ; on n’a pas réussi. Aujourd'hui on peut affirmer qu’on ne réussira jamais. En effet, d’après les expériences de Daniell (850), si un équivalent d’eau se décompose en dehors de la pile, il ne peut pas se dissoudre plus d’un équivalent de zinc dans chaque élément. Mais d’un côté la dissolution d’un équivalent de zinc produit f 8 unités de chaleur, de l'autre la décomposition d'un équivalent d’eau en exigerait 34 : donc un seul élément ne peut pas fournir 1a quautité de chaleur nécessaire à la décomposition de l’eau; jamais il ne produira cette décomposition. Mais que l'on emploie deux éléments nu lieu d’un seul : si un équivalent de zinc se dissout dans chacun d’eux, deux fois 18 calories seront dégagées, et ces 36 unités de chaleur pourront fournir les 34 calories indispensables pour que les éléments de l'eau se séparent.

D’où vient cependant qu'un seul élément de Bunsen suffise à la décomposition de l’eauî C’est que l'hydrogène, qui se dégage sur le charbon par suite de la décomposition de l’eau, à l’intérieur de la pile elle-même, se combine avec une partie de l’oxygène de l'aeidc azotique ; et par cette combinaison 34 unités de chaleur s’ajoutent aux 18 que donne la dissolution de l'équivalent de zinc : total, S9L De ces 52 calories, il faut toutefois