PHÉNOMÈNES DIVERS SE RATTACHANT AUX MANIFESTATIONS ÉLECTRIQUES

§ I , — De la polarisation.

Lorsque deux eaux, de nature différente, sont mises en contact et peuvent réagir l'une sur l'autre, elles constituent

(1) J.Chr. Oersted, Expérimenta circa e/fectum, etc., c'es!-à-dire Expériences sur l'effet du conflit électrique sur l'aiguille aimantée, trad. dans Ann. de chimie et de physique, t. XIV, p. 417. Paris, 1820.

(2) Ampère, Mémoire sur la théorie mathématique des phénomènes électrodynamiques uniquement déduite de l'expérience, etc. (Mémoires de VAcademie royale des sciences de l'Institut, in-i°, t. VI, p. 175. Paris, 182,.

une véritable pile. Aussi longtemps que les réactions chimiques ne sont point activées par des conditions spéciales, nos instruments sont impuissants à constater les phénomènes qui se produisent en silence ; mais vient-on à unir les deux liquides par un fil métallique, il s'établit un courant électrique qui parcourt indéfiniment le cercle formé par les liquides et par le métal, et qui opère des modifications promptes dans la composition chimique des corps soumis à l'action de l'électricité.

Les eaux placées dans cette dernière condition subissent une décomposition dans leurs éléments, l'oxygène et l'hydrogène se séparent, l'oxygène se porte au pôle positif et l'hydrogène au pôle négatif.

Ces gaz, en s'échappant, se portent vers les électrodes métalliques, y adhèrent et constituent le phénomène appelé Polarisation.

La polarisation est donc le changement qui s'opère à la surface de l'électrode métallique sur laquelle le liquide soumis à l'expérience dépose des éléments gazeux et quelquefois des molécules métalliques, effets inévitables de la décomposition produite sous l'influence du courant électrique.

On a constaté depuis longtemps que, à mesure que la polarisation se produit, l'intensité du courant diminue, qu'il finit par s'éteindre et que même il se manifeste un courant secondaire inverse du premier.

C'est à ces causes qu'il faut rapporter les oscillations fréquentes de l'aiguille du galvanomètre, l'affaiblissement du courant et l'abaissement du nombre des degrés primitivement indiqués sur le cadran de l'instrument : phénomènes que nous n'avons pas signalés jusqu'à présent, mais qu'il est indispensable d'indiquer afin d'éviter des erreurs en répétant mes expériences.

Si la réaction produite par les eaux mises en contact est énergique, l'aiguille aimantée se fixe à un chiffre élevé et s'y maintient fort longtemps.

Les inconvénients déterminés par la polarisation nous ont fait chercher un procédé pour absorber les gaz à mesure qu'ils se forment, nous y sommes parvenus en partie, nous décrirons le moyen un peu plus loin.

§ 2. — Force électromotrice des liquides.

Nous avons déjà dit que, lorsque nous mettons en contact, au moyen d'un vase poreux, deux liquides de nature hétérogène, nous constituons une pile électrique. L'électricité qui se' développe dans cette circonstance a été attribuée par Volta à l'effet du contact, explication reconnue inexacte, mais qui, malgré l'erreur, a continué à être appelée par les physiciens électricité voltaïque.

Sans s'occuper des actions chimiques, Volta a donné le nom de force électromotrice à la cause inconnue qui agit à la surface de séparation de deux corps, et qui décompose le fluide neutre en fluide électrique positif et en fluide électrique négatif.

Cette force qui décompose le fluide électrique neutre s'oppose encore à la recomposition des deux fluides à travers la surface de contact : son intensité varie selon qu'elle s'exerce 1° au contact des solides entre eux, 2° des solides avec les liquides, 3° des liquides entre eux.

Volta, prenant en considération l'intensité des effets produits, divisa tous les corps conducteurs en deux grandes classes. La première classe comprend les corps conducteurs parfaits électromoteurs, tels sont les métaux et le charbon calciné. La deuxième classe renferme les corps imparfaits électromoteurs; tels que les liquides, l'eau pure, les dissolutions acides, alcalines, salines, etc.

La force électromotrice développée à la surface de contact de deux corps de la deuxième classe est très-faible.

Ainsi, lorsque deux liquides sont en contact par leur sur-

face, la force électromotrice opère la division de lelectricité produite ; l'un des liquides prend la tension positive, l'autre la tension négative; mais il faut, pour que le mouvement S entretienne et que la force électromotrice soit satisfaite qu'il y ait une différence de tension entre les deux liquides' et qu'à mesure que les tensions contraires se neutralisent dans l'intérieur du liquide, elles soient instantanément reproduites par l'action de la force électromotrice développée au contact des fluides. Aussi longtemps que ces phénomènes s accomplissent, la pile hydro-électrique fonctionne réRulierement. G

Lorsqu'on opère sur des liquides, il se préseule deux phénomènes qnon ne reneontre pas lorsqu'on agit sur les solides : I un est la polarisation, dont nous avons déjà parlé • 1 autre est la résistance au passage.

On donne le nom de résistance au passage à l'effort que Ie flu.de electr.que doit faire, en quelque sorte, pour passer du .qn.de ou s est développée l'électricité, à l'électrode en mé-

? le P» conducteur, ou bien, en sens contraire

du métal au liquide. '

§ 3. - Cond0«,UU,é des ««p. p„ur ViUetrUUi.

Parmi les questions qui intéressent directement le suiet que noUs lrail n en M um ^ , , ^

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M. Edm. Becquerel, qui s'est beaucoup occupé de cette question, a recherché si la loi, trouvée pour les métaux, s'appliquait aussi aux liquides; il a reconnu que « lorsqu'un courant électrique circule dans un liquide homogène, les lois de la résistance à la conductibilité sont les mêmes dans tout le trajet du circuit que dans les solides, c'està-dire en raison directe de la longueur et inverse de la section (1). »

A ces recherches il faut ajouter l'étude des lois de Ohm appliquées aux piles hydro- électriques.

La conductibilité des liquides est bien inférieure à celle des solides; M. Edm. Becquerel a démontré que la dissolution saline qui conduit le mieux les courants électriques les conduit encore environ un million de fois moins bien que

l'argent (2). r

, Cette dissolution, prise pour type, était formée de 30 grammes de protochlorure d'antimoine, 120 centimètres cubes d'eau et 100 centimètres cubes d'acide chlorhydrique. Parmi d'autres dissolutions, on peut encore citer l'eau saturée de sulfate de cuivre qui conduit l'électricité vingt-deux millions de fois moins bien que l'argent.

Il n'existe aucune eau minérale qui, par la quantité de principes minéralisateurs tenus en dissolution, soit comparable aux liquides indiqués. Aucune expérience directe n'ayant été faite sur ce sujet, nous ne pouvons préciser un chiffre de comparaison ; on sait seulement que l'eau distillée conduit très-mal l'électricité, que les eaux qui s'en rapprochent, qui sont privées de gaz et peu minéralisées, sont

D orM Recherches sur la conductibilité électrique des corps

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t. XX, p. 53.) nrrherches sur la conductibilité électrique, etc.,

(2) Edm. Becquere 1 A* ^ 3, sé,ie, t. XV II, p. 290.) - Voir 1er mémoire. {Ann. * *»£*J^k dégagement de l'électricité dans

wjaœ~ - * 30 i- xLvm' p- 200 '

également mauvais conducteurs. Ces faits ont une importance de premier ordre pour expliquer les effets produits par les eaux thermales selon le degré et la nature de leur minéralisation.

« La détermination des pouvoirs conducteurs des liquides, dit M. de la Rive, a été obtenue en suivant les mêmes procédés que pour les solides ; il faut seulement avoir égard à deux circonstances qui ne se présentent pas quand il s'agit des solides. La première, c'est la résistance au passage qui a lieu dans la transmission du courant électrique à la surface de contact du liquide et de l'électrode de métal, résistance tout à fait indépendante de la conductibilité électrique proprement dite du liquide; la seconde, c'est l'altération que subit très-promptement le liquide soumis à l'expérience par l'effet de la décomposition chimique qu'il éprouve. Pour obvier à ce dernier inconvénient, il faut opérer le plus vite possible et disposer l'appareil de manière que les substances dégagées par la décomposition n'altèrent pas le liquide ; dans ce but, on cherche à les absorber, si elles sont gazeuses, par la substance même des électrodes, lorsque c'est possible, comme pour l'oxygène, ou bien on les laisse se déposer, si elles sont solides, dans la partie du liquide qui est ; au fond du vase et qu'on a soin de ne pas mettre dans le ciri cuit (1). »

i § 4. — Influence de la thermalité sur la conductibilité

électrique.

L'élévation de température augmente le pouvoir conducteur des liquides, tandis qu'elle le diminue dans les métaux. Cette augmentation a été déterminée pour divers liquides; on a trouvé que, passant de 0 à 100 degrés, la con-

TVwé *ikeMeiU 61 aPPli^e> 3 vol- in-8.

164 CH'AP. IV. — pnÉNOMÈNES DIVERS.

ductibilité s'accroît dans une proportion égale à 3 ou 4 fois la valeur de cette même conductibilité à zéro.

J'ai fait quelques expériences directes sur les eaux minéraies.

Ve Expérience. —Le 26 août 1862, je fis prendre de l'eau thermale du bain Romain, à Plombières; la température du liquide est de 50 degrés à la source; dans son contact avec l'eau froide de la fontaine voisine, la réaction électrique était de 60 degrés de l'échelle du galvanomètre ; cette eau, ayant passé la nuit dans un vase en faïence exposé à l'air, n'avait plus, à 6 heures du matin, que la température de 14° centigrades; mise de nouveau en contact avec l'eau de la fontaine, qui a une température constante de 13° centigrades, la déviation de l'aiguille du galvanomètre n'allait plus qu'à 22 degrés.

Le changement de température n'avait pas modifié le caractère de l'électricité, l'eau du bain Romain avait conservé

le signe négatif.

2e Expérience. — Afin d'éviter l'objection qu'on pouvait tirer du contact de l'eau avec l'air pendant toute une nuit, ce qui permettrait de supposer qu'une certaine quantité d'air atmosphérique avait pu être absorbée par le liquide, je fis l'expérience suivante :

De l'eau thermale, prise également au bain Romain , fut mise dans une bouteille, bien bouchée, puis entourée de glace pilée, mêlée avec du sel. Après une heure et demie de refroidissement, la température de l'eau était descendue de 50° à 5° centigrades. L'eau de la fontaine fut conservée a 13° sa température normale. Dès que les deux liquides furent, mis en contact, l'eau de la fontaine étant dans le vase poreux les électrodes placées et le circuit fermé, l'aiguille Indiqua que l'eau minérale conservait le signe négatif; mais elle n'atteignit plus que le dix-huitieme degré de 1 échelle du galvanomètre.

3e Expérience, — L'épreuve contraire devait nécessairement être faite; au lieu d'abaisser la température de l'eau minérale, ce fut la température de l'eau de la fontaine qui fut élevée à 50° centigrades. Le thermomètre ayant constaté une égalité parfaite de chaleur entre les deux eaux, le circuit fut fermé; l'aiguille du galvanomètre atteignit alors, et trèsprécipitamment, le soixante-cinquième degré de l'échelle, le signe de l'électricité étant toujours le même.

Ces expériences, qui furent souvent répétées, constatent que l'élévation ou l'abaissement de température ne changent pas le caractère de l'électricité, mais modifient sensiblement l'intensité du courant.

§ 5. — Changement de signe de l'électricité selon que l'eau perd ou absorbe de l'oxygène.

lre Expérience. — L'eau de la fontaine delà place de Plombières, qui contient 32,8 pour 100 d'oxygène, et qui constamment donne le signe positif dans son contact avec les eaux thermales, fut soumise à l'ébullition pendant deux heures; toutes les précautions avaient été prises pour que rien ne pût troubler la pureté de l'eau. On la laissa refroidir dans un cruchon en grès parfaitement bouché. Le lendemain, 11 septembre 1862, à 7 heures du matin, cette eau fut versée dans une cuvette en faïence; la température de l'air de la chambre était alors à 17° centigrades; le vase poreux, qui contenait de l'eau du bain Romain à 42° centigrades, fut mis dans cette eau de fontaine refroidie, les électrodes, soigneusement frottées avec le charbon de sucre, furent plongées dans. les deux liquides, et aussitôt nous constatâmes que les signes électriques habituels étaient intervertis, l'eau de la fontaine était devenue négative et l'eau thermale positive.

2e Expérience. — L'eau thermale de la source de Bussompierre, qui est constamment négative par rapport à toutes les

autres eaux de Plombières, devient positive lorsqu'elle est aérée.

Plusieurs litres de l'eau de Bassompierre furent exposés à l'air libre dans des vases à large ouverture; chaque jour, une partie de cette eau était comparée à l'eau thermale des Capucins, ramenée à une égale température : pendant trois jours, l'eau de Bassompierre resta négative; le cinquième jour, l'aiguille du galvanomètre oscillait à peine; le septième jour, l'eau de Bassompierre donnait le signe positif.

On peut, ainsi que je l'ai fait, hâter ce résultat, en battant l'eau minérale pour y introduire l'air atmosphérique.

Ces faits me paraissent justifier pleinement la pensée qui attribue à l'oxygène la manifestation du signe positif de l'électricité dans les eaux.

§ 6. — Influence de la minéralisation sur les manifestations électriques.

L'eau distillée, chimiquement pure, est très-mauvais conducteur de l'électricité; lorsqu'on la met en contact avec une eau minérale sortant de la source, c'est à peine si l'aiguille du galvanomètre oscille de quelques degrés.

Si on ajoute une petite quantité d'un sel soluble quelconque, la conductibilité augmente sensiblement; elle atteint son maximum lorsque l'eau minérale contient des sulfates en même temps que de l'acide sulfhydrique ; l'expérience m'a démontré que les eaux sulfureuses produisent les réactions les plus énergiques.

La minéralisation de plusieurs eaux, notamment celles de Plombières, décroît en proportion régulière en même temps que la température des sources s'abaisse, « en sorte que, dit M. Jutier, si l'on examinait des échantillons djeau minérale refroidie, il suffirait de faire évaporer chacun d'eux et de peser la quantité de résidu fixe, pour savoir quelle était la thermalité des sources d'où ils provenaient. »