DIFFÉRENCES DE POTENTIEL
L'état de poli ou de dépoli des surfaces semble n^avoir aucune influence sur les nombres.
J'ai cherché si la nature ou la pression d'un gaz inerte entourant les métaux influençait leur différence de potentiel apparente (*). A cet effet, deux plateaux métalliques, l'un en zinc, l'autre en cui\Te, ont été disposés dans un appareil spécial pouvant être placé sous une cloche maintenant autour d'eux une atmosphère artificielle. L'écartement des plateaux, nécessaire pour la mesure, était produit par le jeu d'un électro-aimant.
Les résultats obtenus ont été les suivants : Toutes les fois qu'on raréfie le ga:s, la différence de potentiel apparente augmente, pour reprendre la même valeur quand la pression redevient la même. Ces variations, quoique très nettes, sont extrêmement faibles et ne dépassent jamais ~ de la valeur totale (en valeur absolue n'atteignent pas 0^,02). Comme, dans mes expériences, Terreur maximum possible ne dépasse pas o',oo2 et dans quelques expériences plus soignées s'est abaissée à o*,ooo5, il ne peut y avoir aucun doute sur ces variations. Celles-ci se sont montrées un peu plus grandes avec l'oxygène qu'avec l'air ou l'azote ; l'acide carbonique donne au contraire des variations d'amplitude un peu plus faible, et l'hydrogène moins encore.
J'ai profité de ce que les variations avec l'oxygène sont un peu plus grandes qu*avec les autres gaz pour tracer la courbe qui les représente en fonction de la pression. Trois séries d'expériences ont été faites dans ce but (2) et ont donné des résultats concor-
(*) Cet recherches ont été exécutées en novembre et décembre 1879 et janvier 1880, et présentées succinctement à l'Académie des Sciences dans sa séance du 26 avril 1880. Jusqu'alors aucune expérience de ce genre n'avait été faite, car, si quelques auteurs ont pensé à employer une atmosphère artificielle, les uns, comme Pfafl* ou M. Exner, avaient verni ou recouvert de paraffine les faces en regard des métaux, qui, par là, étaient soustraites à l'action du gaz; d'autres, comme M. Brown, ont employé l'acide sulfhydrique ou l'acide chlorhydrique qui, en altérant chimiquement le métal (zinc, cuivre ou fer), forme une couche de substance étrangère à sa surface; les expériences ne sont plus comparables à celles qui sont faites dans l'air.
(*) Dans la première et la troisième série, on partait de la pression atmosphérique et OD raréfiait de plus en plus le gaz ; dans la deuxième, on est parti de la pression
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dants. Voici la courbe fournie par la deuxième série et obtenue à l'aide de huit déterminations : la différence de potentiel apparente moyenne entre le cuivre et le zinc étant dans cette expérience de o'"",76, la variation extrême n'a atteint que o^"'*, oaSS.
La substitution d'un gaz (')à un autre ne change pas sensiblement la valeur de la différence de potentiel apparente quand ces gaz sont sous faibles pressions (20"" à 3o"" de mercure).
Comme les variations provenant des changements dans la force élastique des gaz n'ont pas la même amplitude pour tous, sous la
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pression atmosphérique Toxjgène donne des nombres un peu plus faibles que l'air ou l'azote et ceux-ci que l'acide carbonique; quant à l'hydrogène, déjà sous la pression atmosphérique il donne sensiblement le même nombre que l'air raréfié (20""* à3o""° de mercure), et, par conséquent, l'hydrogène raréfié donne des nombres un peu plus forts que les autres gaz dans le même état. Mais il est bien probable que, si le vide était poussé plus loin, tous les gaz, l'hydrogène compris, se comporteraient de même.
Un fait important a été mis en évidence par toutes ces expériences : la variation de la valeur de la différence de potentiel ap- [)arente est toujours en retard sur la variation de pression ou sur le changement de nature du gaz. Si l'on fait une observation im-
]a plus faible pour arriver à la pression atmosphérique. Dans les deux dernières, la précision des mesures atteignait o',ooo5.
(* ) Tous ces (raz avaient été préparés à Tétat de pureté et surtout parfaitement débarrassés des acides qui auraient pu attaquer les surfaces métalliques. Si un accident de ce genre s*était produit, les nombres auraient été modifiés d'une façon permanente et non temporaire. L'air sec et Tair humide ont donné les mêmes résultats. Les autres gaz ont été employés secs.
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médialement après le changement de pression et qu'on la fasse suivre de plusieurs autres de minute en minute, on voit que les nombres continuent à varier dans le même sens pendant quelques instants, et la variation finale peut être le double de la variation initiale. Cela montre que la différence de potentiel apparente n'est pas une fonctîonjdirecte de la pression ou de la nature du gaz isolant, mais bien des changements qui en résultent dans l'état des surfaces métalliques (condensation des gaz); c'est donc par suite d'une action secondaire que les nombres sont modifiés.
J'ai voulu vérifier si deux métaux réunis par un liquide ont leur couche électrique au môme potentiel (*). Cela revient à voir si la force électromotrice d'un élément de pile formé par deux métaux A et B et un liquide L ( A et B étant les métaux qui constituent la surface des lames baignées par le liquide) est la même que la différence de potentiel apparente des deux métaux A et B dans l'air.
Mes mesures me donnaient cette dernière quantité; il restait donc à déterminer la force électromotrice d'un élément de pile. Mais il est indispensable de mettre en contact avec le liquide les faces mêmes des mélaux dont on a mesuré la différence de potentiel apparente, puisque cette quantité varie dans des proportions si notables suivant l'état physique des surfaces. Pour cela, j'inter-
(*) C'est ce qu'admettait Voila, saas en donner de preuves du reste. Une élégante démonstration de sir W. Thomson ( Jenrin, Electr, and magn,, Chap.II^ § 22) a prouvé qu'il en était ainsi dans le cas du zinc, du cuivre et de l'eau, mais avec peu de précision. Une expérience beaucoup plus précise de M. Clifton (^Proceed. of the roy. Soc, t. XXVI, p. 299) a conduit au même résultat. Dans cette expérience, deux plateaux, l'un de xinc, l'autre de cuivre, communiquent respectivement avec dos lames de zinc et de cuivre trempant dans un liquide. Ces plateaux forment un condensateur à lame d'air. On constate qu'il n'est pas chargé, ce qui montre que les couches électriques qui recouvrent le cuivre et le zinc dans l'air sont au même potentiel. Si au contraire on réunit métalliquement les deux plateaux, le condensateur est fortement chargé. Je reprocherai à l'expérience de M. Clifton le défaut d'identité entre les surfaces métalliques plongeant dans le liquide et celles qui constituent les faces en regard du condensateur à lame d'air; même si, par impossible, l'identité était réalisée au moment de l'immersion, elle cesserait de l'être peu de temps après, comme le prouve ce qui suit. L'expérience faite ainsi doit présenter des irrégularités si la méthode de mesure est sensible.
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posais une goutte de liquide entre les deux plateaux ( * ) qui venaient de servir à la mesure de cette dernière quantité, et je prenais la force électromotrice de la pile ainsi constituée. La mesure s'effectuait par la méthode indiquée précédemment (t. IX, p. i45), quine risque pas de polariser Télément et qui permet d'effectuer des mesures de quart de minute en quart de minute avec une précision supérieure à o*,ooi.
Ces expériences présenlent une difficulté : la force éleclromotrice de la pile ne reste pas constante et varie avec le temps, parfois avec une rapidité extrême. Il est clait que ces variations sont dues à l'altération des surfaces métalliques en contact avec le liquide, ou peut-être à l'altération du liquide lui-même. Il faut dès lors comparer la différence de potentiel apparente des métaux dans Fair à la force électromotrice de la pile au moment même où l'on vient de la former, avant que les surfaces métalliques se soient altérées d'une façon sensible; mais, comme il s'écoule toujours au moins dix à quinze secondes entre la formation de la pile et la mesure, et que dans ce temps très court la variation est déjà notable, il convient de faire des observations de quinze en quinze secondes pour tracer la courbe des variations de force électromo- Irice avec le temps; en la prolongeant jusqu'au temps zéro, par extrapolation on a, avec une erreur qui dans certains cas est très faible, la valeur de la force électromotrice de la pile avant toute altération des métaux. J'ai employé comme liquide l'alcool absolu (^), car avec ce liquide les variations de force électromotrice sont moins rapides qu'avec les liquides aqueux. Les métaux étudiés ont été l'or, l'argent^ le plomb, le zinc, le laiton, le cuivre.
La loi suivante est ressortie nettement de ces expériences :
La différence de potentiel apparente des métaux a la même valeur que la force électromotrice d^un élément de pile formé par Valcool et ces métaux eux-mêmes (non encore altérés).
(') Cette goutte de liquide s'aplatissait entre les deux plateaux, distants de o"*"*,! a o'"'*,a, et formait une large lame de liquide très mince. Des liquides très résistants, comme l'alcool absolu, donnent dans ces conditions des piles dont la force électromotrice se mesure (à l'aide d'un électromètre) aussi facilement que celle des piles ordinaires.
(") Foir la note précédente.
