Pyroélectricité de la tourmaline. — On déqgiie

sous le nom de pyroélectricité la propriété qae possèdent un

grand nombre de cristaux de s'électriser lorsqu'on fidt rarier leur température. Déjà au commencement du siècle dernier cm avait observé que la tourmaline, récenmient apportée de Geyian par les Hollandais, jouit, lorsqu'elle est chauffée, de la faculté d'attirer les corps légers tels que les cendres.

yEpinus, en 1756, reconnut la nature électrique de ce phénomène, dont les caractères fondamentaux furent découverts snccessivement par Canton d'abord et par Bergman, puis par Hafty et par A-C. Becquerel\

' A'WmvHj Méin. Acad. Berlin, 1756, XII, 106; — CAînroH, Oentleman's Mag, 1769; — Bergman, Abh. Schtced, Akad. 1768, XXVIII, 68; — Haut, Mém. de VAcad, 1785, 206; Ann. de Chim, 1791, IX, 69; 1816, I, 447; 1818, VIII, S83; Traité de Minéralogie, Paris 1801, I, 236; III, 43;— A.-C. Becqukrkl, Ann. de Chim. 1828, XXXVII, 366. — Voyez Wiedimann, DU Lehre der EUetriciiàt, Leipzig 1883, II, 316; et Hamkel, Abh. Leipzig, 1872, X, 345.

Plusieurs auteurs confondent sous le même nom de thermoUeetrieité les phé-

PTBOiLBCTBICirâ ET PRÂZOÉLEOTRICITÉ. 607

Ces caractères fondamentaux sont les soiyants :

1^ Lorsque la tourmaline est restée pendant longtemps à une température constante, éUe ne présente aucune trace d^étedrisat/ion.

2^ LorsqtCon la chauffe, die se charge d'électricités de noms contraires à ses deux extrémités. On donne le nom de pôle analogue à Textrémité qui se charge positivement pendant l'échaoffementy et celui de pôle antHogue à Textrémité qni se charge négativement.

3^ Si la température redevient stationnaire, quelle que soit d'aiXleurs sa valeur absolue, le dégagement électrique s^ arrête, et les électricités développées pendant réchauffement se dissipent peu à peu par smte de la conductibilité du cristiU lui-même et du milieu ambiant, comme cela aurait lieu pour un corps électrisé quelconque. On peut anssi les faire disparaître instantanément en plongeant la tourmaline dans de l'eau à la même température^ ou en la passant rapidement dans une flamme.

4® Si, après V avoir ainsi déchargée, on la laisse se refroidir, éUe s^électrise de nouveau, mais en sens inverse; le pôle analogue devient négatif pendant le refroidissement, tandis que le pôle antHogue devient positif.

5^ Les deux électricités se développent toujours en qtianiités équivalentes'. Un vase métallique isolé rempli d'eau chaude ne

nomènes thermoélectriqnes proprement dits, étudiés au chapitre précédent, et les phénomènes pyroélectriqnes que nous abordons ici et qui offirent des caractères assez différents.

Outre les forces électromotrices thermoélectriques, pyroélectriques et piézoélectriques, il se produit encore des forces électromotrices hydroélectriques au contact d'un cristal et d'un liquide capable de l'attaquer chimiquement; ces forces Tarient probablement d'une face à l'autre d'un même cristal; mais, jusqu'à présent, il n'a pas été possible de découvrir quelque régularité dans ce phénomène. BXckstrôm, Ofvers. Akad. Stockholm 1888, 533; — db Hâhsbn, ArO^ 8e. phya, et nat. 1890, XXIY, 670.

* Ce fait, indiqué par les anciens observateurs, a été confirmé par M. Dorm, Wied. Ann. 1886, XXYI, 328.

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476. Ktchenbtm qaaatiutifcs de Ga^am ot d« ■. Riccke. — C^^ i l'Âoam •;« Fos 4» les ]

<]/!b;niii[iatir)n8 pr<^ise3 des quantités d'électricité l.<rH Uiiinnalineti à étudier A (ûg. 513; étaient attachées à leurs (If^rjx fjontH par des fils métalliques fins, dont I'od était mis en nmimiJiiication avec la terre, et dont l'antre était lié k la feuille

■ Oac.ui», a H. IHBR, XI>II, 12G4; XLIII, 916, 1122; 1S67, XUV, 628; Ann.'lf Hhim. Ifif.B, [-VU, 6.

PTBOéLECTRICITÉ ET PIÉZOÉLECTRICITÉ. 609

d^pr Fd'on électroscope, isolée sous une cloche de verre en face do bouton métallique B lié au sol. La feuille d'or, dès qu'elle a reçu une certaine charge, qui est toujours la même pour un même instrument, est attirée par le bouton B, au contact duquel elle se décharge, retombe, se charge progressivement et se décharge de nouveau; de sorte que le nombre de ses battements permet de mesurer la quantité d'électricité dégagée par le cristal pendant qu'il s'échauffe ou se refroidit.

Gaugain a reconnu : 1^ Què^Ja qucmtité Maie d'électricité produite par une même tourmaline dépend tmiqmment des limites entre lesquelles sa températu/re a varié, et nullement de la rapidité a/vec laquelle le changement de température s' est produit,

2^ Entre les mêmes limites, la quantité d'électricité produite par un échauffement est égale et de signe contraire à celle qui est produite par tm refroidissement.

3^ Cette quantité q est proportionnelle à la section ^ delà tourmaline et indépendanie de sa longueur. On peut donc poser

en représentant par h un facteur constant. Le moment électrique de la tourmaline s'obtient en multipliant la charge q de l'un de ses bouts par sa longueur L ; si t; est le volume du cristal, on a donc

Lg = A;SL = kv .

Le facteur h représente donc le moment de Vunité de volume, qui se trouve ainsi avoir la même valeur pour les tourmalines de même espèce soumises à une même variation de température.

Les mesures précises sont rendues extraordinairement difficiles par le fait que la tourmaline possède toujours une certaine conductibilité soit dans sa masse, soit surtout à sa surface ; cette conductibilité diminue toujours la quantité mesurée, même

lorsque, par remploi d'm âectrosoope à dédiarge, <m empêche eonstamment la charge de ht toarmalnie de dépasser une faible valeur. Uerrair qui en résotte Tarie arec la températnrey avec la nature du cristal étudié, avec la durée du refiroidisseifeit ou de l'échauffeniCTt. Cette durée elle-niéme àépeaoA des dimensions et de la nature de la tourmaline.

Toutes ces drconstances (mt été étudiées récemment avec le plus grand soin par M. Riecke". Ce savant a vérifié qne le signe de Vâedriâté dégagée reste le mime pendant toute la durée du refroidissement, et qu'une tourmaline j uniformément chauffée et arrivée à Vétat neutre par un long séjour dans une étuve^ s'éteC'irise par refroidissement et reste dectrisée pendant plusieurs heures si Von a soin de la suspendre par unfUde cocon dans tm vase rempli d'air sec sans poussières ei un peu raréfié. La disparition de l'électrisation quand la température est stationnaire paraît donc bien résulter, comme nous Pavons admis au § 475, de l'effet de la conductibilité.

Le moment h de l'unité de volume, qui correspond à une variation 6 de la température, est assez variable soit quant à sa grandeur, soit quant à la loi suivant laquelle il dépend de 6, suivant la provenance de la tourmaline étudiée.

Quant à l'ordre de grandeur des quantités d'électricité dégagées, MM. Riecke et Voigt évaluent, d'après la moyenne des mesures, d'ailleurs assez discordantes, faites sur un groupe de cinq tourmalines du Brésil, que s'il n'y avait aucune perte par conductibilité et si toute l'électricité restait accumulée sur les bases, la densité superficielle produite par une variation de température de 100'' serait représentée par environ 165 unités électrostatiques G. G. S. ; c'est une valeur vingt-cinq fois plus forte que celle de la densité qui se développe habituellement

» Riecke, Wied. Ann. 1880, XXVIII, 43; 1887, XXXI, 889; 1890, XX., 264 — Riecke et Voigt, ihid. 1892, XLV, 551.

PYROÉLECTRICITÉ ET PlézOÉLECTRICITÉ. 611

sur les disques toarnants d'une machine électrique à induc-^ tion.

477. Méthode expérimentale de Riess, de Rose et de M. Hankel\ — Lorsqu'on veut étudier la distribution des électricités développées par réchauffement ou le refroidissement, on peut procéder de diverses manières. Jusqu'à ces dernières années, la seule méthode en usage, appliquée principalement dans les longues recherches de M. Hankel, consistait à approcher de la région du cristal que l'on voulait examiner un fil de platine mis en relation par son autre bout avec un électromètre. L'électromètre employé était le plus souvent un électromètre de Behrens, de Bohnenberger ou de Hankel, formé en principe d'une feuille d'or placée entre deux plaques métalliques qu'une source d'électricité convenable, pile sèche ou autre, maintient chargées, l'une positivement, l'autre négativement.

' KôHLm, Pogg, Ann. 1829, iXVH, 146 (tourmaline, calamine, boracite); — G. Rose, Ahh. Akad. Berlin, 1836, 216 (tourmaline); — Russ et G. Ross, Pogg. Ann, 1843, LIX, 353; 1844, LXI, 669 (tourmaline, calamine, boracite, rhodizite, topaze, scolézite, axinite, prehnite); — Rnss, Die Lehre von der BeUntngsélectrintàt, 1863, II, (struvite, sucre); Fartechr. d. Fhys, 1846, 868 (stravite) ; — HAVSiiAim, Oœtt, Nachr. 1846^ 121 (struTite) ; — Bôttgkr, Pogg. Afm. 1838, XLXIIy 669 (acide tartrique); — Hinkil, De ihermoeîectricitate crystdOorum, Thèses, HaUe 1839 et 1840; Pogg. Ann, 1840, XLIX, 493 (calamine, sucre, acide tartrique, axinite, prehnite, mésotype; 1840, L, 237, 471, 606 (quarts, boracite, tourmaline, topaze, sphène); 1841, Lin, 620 (tartrate neutre de potasse); 1842, LYI, 87, 68; 1844, LXI, 281 (boracite, topaze); 1848, LXXrV, 281 (boracite, sphène); 1867, CXXXI, 621 (quartz) ; Wied. Ann, 1888, XIX, 818; 1886, XXYI, 160 (quartz); Abh, Leipgig, 1866, YIII, 821 (quartz); 1870, IX, 867 (topaze); 1872, X, 271, 843 (barytine, aragonite); 1876, XI, 203, 479 (calcite, béryl, idocrase, apophyllite, diopside, gypse, orthose, albite) ; 1878, XII, 3 (brudte, célestine, prehnite, natrolite, scolézite, apatite, datolite, axinite); 1879, XII, 203 (fluorine); 1881, Xn, 469 (quartz); 1882, XII, 661 (helTinOy mellite, pyromorphite, mimétèse, phénakite, penmne, dioptase, strontianite, withérite, céruse, euclase, sphène); 1887, XIY, 271 (quartz, boracite); — Hinsxl et Lindknbirg, 1892, XVllI, 861 (chlorate de soude, struYite, sel de Seignette, bichromate de potasse, hyposulfate de potasse, résordne, sucre de lait).

612 PROPBIÉTÉS ÉLECTRIQUES.

La feuille d^or est attirée yers l'one oa l'autre de ces plaques suiTant le signe de l'électricité qu'elle reçoit du cristal, et Ton mesure ses déplacements à l'aide d'un microscope dont l'oculaire porte une échelle graduée.

Le cristal peut être chauffé dans une étuye ou dans on vase rempli de limaille, afin d'égaliser les températures, et étudié pendant son refroidissement après qu'on l'a rapidement déchargé à l'aide d'une flamme d'alcool.

Dans les expériences de M. Hankel, le cristal était souvent entouré de limaille de cuivre ou de platine, à l'exception des points de sa surface sur lesquels devait porter l'investigation. Dans ces conditions, réchauffement n'est pas tout à fait uniforme, et ce fait parait ne pas être sans influence sor les résultats.