CHAPITRE II

qui arrive quand on opère dans le vide ou dans le gaz. Les anciens physiciens se sont beaucoup occupés de cette question ; mais nous ne rapporterons que les expériences de Dufay , auquel l'électricité doit l’une de ses belles découvertes.

Dufay a fait usage d'un récipient ouvert par le bas et fermé dans le haut par une boite à cuir. Une tige de métal traversait la boîte, et entrait dans le récipient. Cette tige, à l’extrémité inférieure , était terminée en vis, dans les pas de laquelle était fixée, au moyen de filasse, une boule forée de succin , de verre ou de toute autre substance. L’extrémité supérieure de la tige était garnie d’une petite poulie que l’on mettait en mouvement au moyen d’un archet. Dans l’Intérieur du récipient se trouvait une pince garnie d'étoffe ou de toute autre substance qui embrassait et serrait le corps soumis au frottement; des fils suspendus dans le récipient indiquaient, en se portant vers ces corps, s'ils avaient été électrisés ou non.. Dufay trouva que dans le vide fait à six millim. , tous les corps cités plus haut, ayant été frottés, attiraient ces fils comme dans l’air; Boy le confirma ce résultat.

On peut rendre compte des effets produits, en disant que les corps soumis à l’expérience, étant mauvais conducteurs, conservaient, pendant plus ou moins de temps, l’électricité acquise par le frottement , lors même que l’air n’exerçait plus de pression sur eux.

Le dégagement de l’électricité dans le vide a peu attiré l’attention des physiciens depuis le commencement de ce siècle , attendu que la théorie mathématique qui rend compte de l’équilibre de l’électricité sur la surface des corps, tendait â rejeter toute recherche de ce genre. En effet , d’après cette théorie , l’électricité n'étant retenue à la surface des corps que par la résistance de l’air, on ne devait pas supposer qu’ils pussent conserver de l’électricité dans le vide, quelque faible que fût sa tension.

INous allons indiquer des faits qui ne paraissent pas compatibles avec cette théorie, M. Harris a fait une expérience qui confirme les observations de Uawksbée et de Gray. Celle qui suit vient encore à l’appui.

Sur une platine portative, pouvant s’adapter à une macliine pneumatique, pl. I, fig. 8, on place un petit élcctroscope à feuilles d’or, dont la tige métallique porte à sa partie supérieure une lame de mé tal très-mince, sur laquelle est placée une lame de verre, le moins hygrométrique possible. Ce petit appareil est recouvert d'une cloche, ayant à sa partie supérieure une tubulure munie d'une virole

88 ÉLÉMENTS d’ÉLECTBO-CHIHIE.

portant «ne boîte à cuir, dans laquelle passe une tipe verticale en laiton , à l’extrémité inférieure de laquelle est placé un petit tampon de peau recouvert d’ormussifon d’autres enduits excitants. En abaissant la tige, on met en contact le tampon avec le verre, et l’on peut exercer le frottement en tournant la tige. La lame de verre forme alors un petit tableau magique. La lame métallique se trouve électrisée négativement, et les deux feuilles d’or divergent en vertu de cette électricité. En faisant le vide à un millimètre, on trouve constamment de l’électricité qui, loin de se dissiper, puisqu’il n’existe plus qu’une quantité d’air très-faible, reste pendant un temps assez considérable, lorsque les vapeurs aqueuses de l’intérieur de la cloche ont été préalablement enlevées par du chlorure de calcium. Nous avons trouvé, dans une expérience, qu’il y avait encore de l’électricité libre au bout de dix jours Doit-on admettre qne la très-petite quantité d’air contenue dans le vase fût capable, par sa pression , de retenir l'électricité sur la surface des feuilles d’or, ou bien que le vide pût servir à isoler parfaitement des quantités d’électricité qui ne dépassent pas une certaine limite? Pour l’instant, nous nous bornerons à dire que des expériences récentes tendent à prouver que si un corps électrisé se trouvait dans un vide parfait, loin d’objets pou\ant exercer sur lui aucune action électrique par influence, ce corps conserverait indéfiniment son électricité.

Passons au dégagement de l’électricité par frottement dans différents milieux. Plusieurs physiciens se sont occupés successivement de. cette question ; Wollaston d’abord, puis M. Gay-Lussac et M. Péclet.

Wollaston a cherché à prouver, de la manière suivante, que le dégagement de l'électricité dans lej frottement était dû à une oxydation. Il a établi un petit cylindre en verre avec ses coussins enduits d’amalgame très-oxydable de zinc ou d’étain , et ses conducteurs dans un vase tellement disposé, qn il pouvait enlever à volonté l’air qu’il renfermait et le remplacer par un gaz. Après avoir essayé le degré d’énergie de l’appareil dans l'air, il substitua de l’acide carbonique à l’air, et trouva que tout développement d’électricité était suspendu, et qu’il se manisfestait aussitôt que l’on introduisait l’air atmosphérique dans ie vase. Ayant enduit les coussins d’un amalgamé d’argent, de platine, d’un métal non o.xydable enfin, tout dégagement d’électricité cessait; il en conclut que celui-ci était dû à une oxydation.

M. Gay-Lussac répéta ces expériences, et trouva qu’il se dégageait également de l’électricité aVec des amalgames très-oxydables dans

CHAPITBE II.

une atmosphère d’acide carbonique, pourvu que ce gaz fût privé de la plus grande partie de son eau hygrométrique. Cette expérience ayant infirmé les résultats annoncés par NVollaston , de nouvelles recherches devenaient nécessaires pour fixer définitivement les idées à cet égard; c’est Ce que fit M. Péclet, qui a été conduit aux mêmes résultats que M. Gay-Lussac.

Cette conclusion est rigoureuse, et pourrait être tirée immédiatement des expériences de Gray, puisque le dégagement d’électricité a lieu dans le vide comme dans l’air.

Il est bien prouvé que la présence de l’oxygène n’est pas nécessairè pour la production de l’électricité par frottement, mais nullement que celle-ci ne provient pas d'une action chimique ; car il pourrait bien se faire qu’il s’opérât des réactions chimiques entre les parties constituantes des amalgames, par suite du frottement, auxquelles on pourrait rapporter le dégagement d’électricité.

Des effets électriques produits au moyen de la chaleur.

On a vu que la chaleur et l’état des corps exerçaient une grande influence sur le dégagement de l’électricité dans le frottement , et que les corps qui avaient une température plus élevée, ou qui s’échauffaient le plus , tendaient à prendre l’électricité négative. On a dû conclure de là qu’il existait des rapports tellement intimeé entre la chaleur et l’électricité, que l’une accompagne la production de l’autre , et vice versa. Les rapports entre la chaleur et le fluide électrique commencent donc à se manifester sous nos yeux d’unè manière si Intime, que nous devons les étudier àvèc soin, d’autant plus qu’ils servent en quelque sorte de basé à la théoriè électrochimique.

Étudions les effets thermo-électriques d’abord dans les corps conducteurs, ensuite dans les corps mauvais conducteurs.

Si Ton introduit un fil de platine dans un tube de verre fermé à la lampe par l’une de ses extrémités, et que l’on fasse communiquée le bout libre du fil avec le plateau supérieur d’un condensateur platiné ou doré , en touchant dû doigt le plateau inférieur, et qu’au moyen d’une lam^é à alcool , on porte au rougè la partie du tube qui est fermée, on ri’obtîcnt aucune charge électrique en séparant les plateaux. Mais si l’on enroule sur l’extrémité du tube qui a été fermée',- le bout a d’un fil de platine dont le bout libre b communique avec le sol, èt que l’on éhaûffe la pûrtie enroulée jusqu’à l’incandescence, le fil intérieur

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ÉLÉMENTS D’ÉLÉCTBO'CHIUIK.

transmet au condensateur une charge très-sensibled’éleetricité positive. Or les points a et 6 n'ayant pas la même température, et le verre qui les sépare étant devenu conducteur de la chaleur, il faut donc que le bout inférieur b, qui est moins chaud que le bout a, prenne l’électricité négative, et a l’électricité positive. Ce résultat nous conduit à un principe important dont voici l’énoncé: Lorsqu’un fil de métal (pl.I, flg. 9) non oxydable ou une suite de particules a, a', a", etc. , liées entre elles par la force d’agrégation, est mis en contact par l’une de ses extrémités a avec une source de chaleur b, d’une nature quelconque, à l’instant où la chaleur commence à se propager dans le fil, cette extrémité prend l’électricité positive, tandis que l’électricité négative retourne vers la source ; mais a' recevant de la chaleur de a par rayonnement, puisque la chaleur se transmet de particule à particule, et a" de a', ainsi de suite, la seconde particule, qui s’échauffe aux dépens de la première, prend à celle-ci, à chaque instant, de l’électricité positive et lui transmet de l’électricité négative, jusqu’à ce que l’équilibre de température soit rétabli entre elles. D'un autre côté, la décomposition du fluide électrique étant immédiatement suivie d’une recomposition des deux fluides dégagés, il en résulte une foule de décompositions et de recompositions de fluide électrique , qui ne cessent que lorsque l’équilibre de température est complètement établi dans toutes les parties ; d’après cela, il ne peut y avoir d’électricité libre qu’aux deux ex trémités. Si donc l’on touche le bout incandescent avec un corps conducteur assez volumineux, tel qu’un morceau de papier humide on un morceau de hois mouillé , on enlève à ce bout son électricité positive, et il ne reste au fil que l’électricité négative. Cette expérience, prouve que pendant le mouvement de la chaleur dans une barre de métal , il s’opère une suite de décompositions et de recompositions de fluide électrique qui ont de l’analogie avec le mode de propagation de la chaleur dans les corps. L’expérience suivante vient confirmer cette manière de voir :

Soit un circuit formé d’un fli de platine dont les deux extrémités sont en communication avec un multiplicateur thermo-électrique ; si l’on élève la température d’une partie quelconque du fil de platine, loin des soudures, l’équilibre des forces électriques ne saurait être troublé en raison de l’homogénéité de toutes les parties , et de ce que la propagation de la chaleur se fait également à droite et à gauche des points échauffés. Mais il n’en est plus de même quand on forme un nœud ou une spirale, à peu de distance du foyer de chaleur; il se produit alors un courant dont la direction indique que la spi-

CH.iPITBB II.

raie a pris l'électricité positive ; or, comme il n’y a dans cette partie aucune soudure, il faut en conclure que l’effet électrique est dû à une différence dans la propagation ou le mouvement de la chaleur à droite, et à gauche du foyer , par suite de la présence de la spirale ; les fils métalliques bons conducteurs de la chaleur produisent des effets nuis.

On obtient des effets analogues à ceux qui viennent d’être exposés, lorsqu’il y a solution de continuité dans un fil de platine. Supposons fixés aux deux extrémités du fil d’un multiplicateur, deux fils de platine parfaitement homogènes, et terminés en spiraie ; plongeons une de ces spirales dans la flamme d’une lampe à alcool, retirons-la quand elle est rouge, et posons-la sur celle qui est à la température ordinaire, il y a courant électrique, dont la direction est telle, que le bout qui s’échauffe prend ii i’autre l’électricité positive. Avec deux fils de cuivre, parfaitement décapés, on n’obtient un courant qu’autant que. l’une des spirales est primitivement oxydée, afin de diminuer ia conductibilité. L’application d'une couche très-mince de mercure, d’étain, d’or ou d’argent purs sur la spirale, produit un effet semblable; il suffit, en un mot, de changer le mode de propagation de la chaleur, pour avoir un dégagement d’électricité. L’or et l’argent présentent les mêmes effets que le cuivre quand ils sont purs ; mais s’ils renferment du cuivre, la couche d’oxyde qui se forme quand l’on chauffe suffit pour mettre obstacle à la propagation de la chaleur. Veut-on avoir un courant continu, on prend deux fils de cuivre, en rapport chacun par un bout avec l’une des extrémités du fil d’un multiplicateur, on réunit les deux bouts libres, au moyen de deux crochets passés l’un dans l’autre, et l’on chauffe jusqu’au rouge, à droite ou à gauche des points de jonction, avec une lampe à alcool ; il se produit un courant électrique dirigé du côté chaud au cûté froid , aussitôt que la surface de cuivre est recouverte d’une couche d’oxyde. En opérant avec des métaux oxydables, tels que l’antimoine, le zinc et le fer, les effets sont inverses, c’est-à-dire que le courant va du froid au chaud. L’oxydation n’est pas la seule cause de celte inversion, car, s’il en était ainsi, le côté chaud, qui serait le plus attaqué, continuerait à être négatif.

Le plomb et l’étain donnent des effets variables, en raison de leur hétérogénéité. On a vu , en effet, par ce qui précède , que si les fils ou masses métalliques recèlent des corps étrangers qui tendent à modifier la propagation de la chaleur, les deux électricités se séparent au point où se trouvent ces parties étrangères. On en a un exemple

42 ÉLÉMENTS D’ÉLBCTROf-CHIHIB.

dans le fer, qni n’est presque jamais exempt de carbone ou d’oxyde. En effet, si un fli de fer, étant en rapport avec un multiplicateur, on promène la flamme d’un lampe à alcool successivement sur tous les points, en poi’tant la température jusqu’au rouge, et éloignant la flamme des points de contact du fil avec le circuit du multiplicateur pour ne pas les échauffer, on obtient souvent un courant électrique qui ne peut être attribué qu’à l’inégale propagation de la chaleur dans deux portions contiguës; mais comme toutes les parties né donnent pas lieu à cet effet, on peut l’attribuer à la présence de corps étrangers.

Il résulte des faits précédents qu’en prenant deux fils de platine, dè diamètre différent, commuhiquant par un de leurs bouts avec le multiplicateur, et en contact par leur bout libre terminé en anneau. Si l’on plonge l’anneau du fil le plus fin dans la flamme d’une lampe k alcool , on a un courant continu , par suite de l’inégale propagafidil de la chaleur dans les deux fils. Nous répétons encore que toutes les causes qui tendent à modifier dans les corps la propagation de la chaleur troublent l’équilibre des forces électriques.

On doit donc regarder comme démontré que , lorsque la chaleur chemine dans un corps, à l’endroit où elle rencontre un obstacle, il y a séparation des deux électricités , comme si la chaleur se décomposait alors en ses deux éléments. Mais cet obstacle peut provenir nonseulement de la présence de corps étrangers , mais encore de l’étàt cristallin des corps , en vertu duquel l’élasticité des parties n’étant pas la même dans tous les sens , la propagation de la chaleur ne doit pas être uniforme. Nous en avons cité plusieurs exemples dans le Traité d'électricité, f. II , p. 41.

Mais si l’on ne peut arriver à déé lois dans les métaux cristallisés', en raison de la distribution inégale de ces obstacles, il n’en est pas de rtiême des effets thermo-électriques produits dans des circuits fermés, composés de deux métaux différents; effets qui se rattachent aux effets électriques de frottement et à une propriété calorifique des corps dont il sera bientôt question. On a vu que l’on obtient dans un fil de platine un courant électrique continu quand, ayant réuni énsémble les deii X bouts libre.<! au moyen de deux anneaux passés l’un dans l'autre, on porte le foyer de ehaleur à droite ou à gauche des points de jonction , et qu’il en est encore de même en opérant avec deux fils de cuivre , dont une des surfaces a été préalablement oxydée. Mais si l’expérience se fait avec deux fils de métaux différents , soudés par un de leurs boots, ou seulement rapprochés par une forte pression, et en commuùicatiOD de l’autre avec niù lù'ultiplicateor à fil court, ou a des courants

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CÉAP^TBE II. és

qui permetteut de ranger les métaux dans l’ordre suivant : bismuth, piatine, piomb, étain, cuivre, or , argent, zinc, fer et antimoine. Dans cette classification , chaque métal est positif par rapport à celui qui le précède , et négatif relativement à ceux qui le suivent ; cet ordre est précisément le même que celui que nous avons indiqué pour ies effets électriques de frottement que nous n’avons pu attribuer entièrement à ia chaleur dégagée ; car si, au iieu de frotter légèrement deux lames l’une contre l’autre, on les frappe à coups redoublés en évitant lés frottements latéraux , il ne Se produit pas de courant, quoiqu’il y ait plus de chaleur dégagée que dans le premier cas ; il faut donc , puisque les mêmes points des surfaces restent en contact : 1® qüe l’électricité dégagée sur chacune d’elles n’ait pas eu besoin , pour se recombiner , de suivre le fil du multiplicateur, la recomposition s’opérant immédiatement; 2° que la chaleur produite dans le frottement ne soit pas la cause unique des effets électriques , car celle qui se dégage pendant un choc violent est probablement plus forte que celle produite par un faible frottement.

Si l’on interrompt par un liquide un circuit thermo-électrique au moyen de deux lames de platine plongeant dans ce liquide , et en communication avec des lames ou fils de métal , on n’obtient qu’un faible courant en chauffant la soudure; attendu que le liquide, en raison de sa mauvaise conductibilité, détermine la recomposition des deux électricités à la source même d’où elles émanent, au cçntaCt des deux métaux.

Diverses substances minérales , telles que la plombagine , le peroxyde de manganèse, le persnlfure de fer, peuvent servir à former des circuits thermo-électriques. La plombagine est positive par rapport au platine , tandis que ce dernier est positif relativement an peroxyde de manganèse et au persulfuré de fer.

En cherchant parmi les propriétés calorifiques des corps celles qui ont quelques rapports avee les précédentes, on ne trouve que la chaleur spécifique , car l’ordre dés métaux rangés suivant leur chaleur spécifique est : bismuth, plomb, or, platine, argent, antimoine, zinc, cuivre et fer. Quoique dans les deux tableaux le rang de chaque métal ne soit pas le mêmte , on voit cependant qu’à peu d’excéptions près les métaux les plus électro-négatifs sont ceux qUi oUt lé moins de chaleur spécifique. La capacité calorifique peut donc influer jusqu’à un certain point sur les phénomènes électro-chimiques. De plus , nous avons vu que le pouvoir conducteur pour l’électricité était aussi une des causes des phénomènes thermo-électriques; voilà donc deux causes

44 ÉLÉMENTS D’ÉLECTBO-CHIMIE.

qni concourent à l’effet général. Continuons l'examen de ces phénomènes.

On prend un circuit composé de fils de différents métaux, dans lequel le cuivre et le fer sont d’abord en contact immédiat en a, pl. I, fig. i o, et partout ailleurs ils sont séparés aux soudures b tic , d eX e,f g , par des (ils de platine , d’or et d'étain. On commence à porter la soudure a à 50° , tandis que l’on maintient à zéro toutes les autres ; on observe alora l’intensité du courant, puis l’on porte successivement à 50° les soudures b tic ,dtie ,f tig , en maintenant également toutes les autres à zéro. Dans ces diverses circonstances , les courants produits ont toujours la même intensité , de sorte que le fer et le cuivre, quand ils sont en contact ou séparés par d’autres métaux , donnent naissance à un courant dont l’intensité est la même, et qui ne dépend par conséquent que de la température des deux points extrêmes. Ce fait est très - important , puisqu’il tend à démontrer que le courant ne provient pas d’une action de contact, mais d’une différence dans le mode d’action de la chaleur sur chaque métal en particulier.

L’expérience démontre que dans les circuits où les effets thermoélectriques ne sont pas proportionnels à la température , comme dans un circuit fermé , fer et cuivre , si l’on élève chacune des soudures à une température différente , l’intensité du courant est égale à la différence des intensités du courant produit, quand on porte successivement chacune des soudures à l'une de ces températures , l’autre soudure étant à zéro, et non à l’intensité du courant qui résulte de la seule différence de température entre les deux soudures.

Il est aisé de prouver que , en général , les effets produits sont dus au mouvement de la chaleur et non à l'oxydation, puisque les mêmes effets ont lieu dans des milieux privés d’oxygène.

Si l’on opère avec un circuit composé d’un fil de platine et d’un fil de palladium , on trouve que depuis zéro jusqu’à 350" pour chaque accroissement égal de température, l’intensité du courant croît de la même quantité. Dans la plupart des circuits métalliques, l’intensité du courant ne croît guère proportionnellement à la température que jusqu’à 100 °. 11 y a des métaux qui présentent des irrégularités remarquables , comme on le voit dans le tableau suivant :

CHAPITHE II.

DÉSIGNATION du circuit.

TEMPÉRATURE d’une des soudures, l'autre étant à zéro.

DÉVI.ATION de l’aiguille aimantée.