CHAPITRE IV

Nous pouvons regarder une pile dont le circuit est fermé comme une machine en activité, dans laquelle, ainsi que dans toute machine arrivée à l'état de mouvement uniforme, il s'établit un équilibre complet entre le travail exécuté par la puissance motrice, en agissant sur les organes récepteurs de la machine, et le travail passify ou la résistance surmontée par l'outil. Le premier travail s'accomplit dans le rhéomoteur lui-même, le second dans le circuit interpolaire. L'altération chimique des substances nécessaires à la construction de Télectromoteur est la véritable source du travail actif; autrefois cette activité était attribuée au contact des éléments, et il se peut que cette condition soit favorable, et môme nécessaire à la circulation de la matière, mais il ne saurait être principe de force vive, car quelque chose naîtrait du néant. Le travail de la pile, soit actif, soit passif, peut être thermique, mécanique ou chimique : dans le présent chapitre, nous traiterons de ce dernier.

Aucun des corps composés de la nature, convenablement traité, ne peut résister à l'action décomposante du courant; aussi la chimie est- elle en grande partie redevable à la pile des nombreuses découvertes qui depuis ces dernières années lui ont fait subir une rénovation complète. Si les substances à décomposer par le courant voltaîque sont liquides, on les soumet directement à l'action de la pile, et, si elles sont solides, on les dissout ordinairement dans un liquide non isolant, l'eau par exemple.

On doit étudier Taction chimique d'une pile dans deux conditions patTaitement distinctes, ou bien : 1® elle s'accomplit sur le trajet extérieur du courant, ou bien, 2* au sein de l'élément voltaïque lui-même.

Commençons par l'action extérieure. La puissance électrolytique d*un courant se mesure en déterminant la quantité des éléments séparés pendant la décomposition des corps; ainsi Tévaluation des volumes d'oxygène et d'hydrogène fournis par la décomposition électrochimique de l'eau permet souvent d'établir une comparaison entre les intensités chimiques des divers courants. Dans le cas où les éléments isolés ne sont pas gazeux, il suffît d'estimer le poids de l'un d'entre eux; par exemple, le poids du métal déposé pendant la réduction voltaïque du sulfate de cuivre. Mais lorsqu'on a recours à ce mode de mensuration, les auteurs recommandent, avec raison, d'user des précautions les plus minutieuses.

L'expérience a fourni sur les actions électro-chimiques quelques données générales, parmi lesquelles nous citerons la loi suivante, à cause de sa grande importance :

La puissance chimique d^un courant est proportionnelle à son intensité' magnétique mesurée avec la boussole^ et dans tous les points du circuit elle a une valeur constante. Cette loi établit entre deux actions électriques différentes une relation, telle que l'une peut être substituée à l'autre. Les deux phénomènes sont parfaitement parallèles ; ainsi en partageant un courant entre deux galvanomètres, on observe des déviations, dont la somme est égale à l'angle d'écart mesurant l'intensité du courant total ; de même, en partageant un courant entre deux rhéomètres chimiques, la somme des éléments séparés représente la quantité obtenue dans un seul appareil traversé par le courant tout entier, abstraction faite bien entendu des résistances et autres iufluences secondaires.

Lorsqu'on évalue Tintensité de raclion chimique, il est nécessaire de tenir compte du temps : ainsi, deux courants sont égaux lorsqu'ils décomposent des quantités égales d'une même substance ; dans le même temps un courant est double d'un autre, si dans un temps donné il décompose une quantité double de substance, etc. La résistance, ou conductibilité, du milieu au sein duquel l'action électrolytique s'accomplit, n'exerce d'autre influence que d'augmenter ou de diminuer la quantité totale d'électricité mise en circulation, comme on peut s'en assurer à l'aide de la boussole. L'intensité de l'action chimique est constante dans toutes les sections du circuit; elle reste aussi la même dans les points pris à l'intérieur de la pile elle-même, et cela indépendamment du travail qui peut s'accomplir dans les autres parties ; par conséquent, les choses se passent encore ici de même que dans les actions électro-dynamiques.

Avant d'aller plus loin, disons quelques mots de l'action chimique à l'intérieur de la pile, puis nous reviendrons à l'action extérieure et nous chercherons les relations entre les deux genres d'effets.

La disposition des couples électro-chimiques varie à l'infini, car on peut les former avec des métaux et des liquides fort différents les uns des autres, mais tous les couples ne se prêtent pas avec la même facilité aux recherches théoriques, parce que dans un grand nombre d'éléments se produisent des réactions secondaires qui compliquent la régularité de l'effet principal. En faisant abstraction de ces influences perturbatrices, et en opérant sur des substances convenablement choisies, on a trouvé que V action décomposante d'un courant est la même dans chacune des cellules de la pile et dans les diverses parties des rhéophores; si bien que le volume d'hydrogène mis en liberté dans un élément est égal à celui recueilli dans un voltamètre traversé par le courant de

cet élément. On obtient des résultats parfaitement nets à l'aide d*un couple formé soit avec du zinc distillé, ou tout au moins amalgamé, et de l'acide Bulfurique, soit avec du platine platiné et le même acide. Dans plusieurs dispositions voltaïques cette loi ne se yérifie pas, on attribue les exceptions à des actions locales.

Supposant nulle toute espèce d'actions locales et la surface des couples égale pour tous les éléments d'une pile, il résulte de la loi énoncée ci-dessus, que la somme d'électricité mise en mouvement dans une pile est proportionnelle au nombre des éléments ; mais à mesure que les cellules deviennnent plus nombreuses, les résistances présentées par les couches liquides de ces mômes cellules, croissent d'une égale quantité, si bien que la quantité du courant mis en circulation est indépendante du nombre des éléments. Afin de comprendre comment plusieurs couples, sans accroître le courant, permettent d'obtenir certains effets impossibles à réaliser avec un seul, il est bon d'examiner l'état virtuel du courant et de définir ce que Ton entend par force électromotrice.

Lorsque, dans un élément de pile électro-chimique les métaux étant plongés dans le liquide destinée les recevoir, on ne réunit pas les électrodes, les plaques ne sont plus à l'état naturel et manifestent une certaine tension électroscopique. Volta et les physiciens de son époque se contentèrent d'étudier la pile dans ces conditions, et la valeur de cette tension électroscopique constitue, à proprement dire, ce que Ton appelle depuis lors la force électromotrice. Son intensité varie avec la combinaison adoptée; ainsi représentant par iOOO celle du couple Daniell, celle du couple Bunsen sera 1500 et ainsi des autres*.

' Les recherches faites sur ce point sont nombreuses, nous citons ici les nombres qui résultent d'expériences personneUes faites en 1856. V. N. CimetUOf yoI. 1Y. Ces valeui^ yarient aTec la force d» acides;

L^inlensité effective d'un couple; c'est-à-dire la dévialion galvanométrique, ou la quantité de décomposition électrochimique qu'il peut produire, est directement proportionnelle à cette tension, et en raison inverse delà résistance intérieure, elle est donc représentée par

Si dans l'intérieur de l'élément on intercale une résistance étrangère à cet élément, par exemple un fil ou un voltamètre d'une valeur réduite r * , l'intensité deviendra

On voit par là que si on multiplie les couples alors quer est nul, I ne variera pas ; car

Mais au contraire la multiplicité des couples aura un grand avantage dans le cas d'une résistance additionnelle ; car la formule de l'intensité sera

nE

du reste les nombres trouvés par nous diffèrent peu de ceux obtenus par les autres

* P«r valeur réduite on entend celle qui est exprimée à l'aide de Tunité de résistance adoptée. Dans les déterminations de ce genre, il ne suffit pas de tenir compte de la longueur des fils métalliques, mais encore de leur température, ainsi que nous l'avons indiqué dans un travail ayant pour titre : On Electrical Rheometry, publié dans les Smithêonian Contributions , de 1849.

La tension peut se déterminer dynamiquement soit avec la formule en intercalant une résistance r, soit à l'aide de l'électroscope.

La quantité E parait être en réalité la mesure de l'expansion électrique du mouvement. (Voir Mémoire, sur la lumière électrique, page 69.)

et alors la valeur de r exercera une influence d'autant moindre que le nombre n sera plus grand.

La tension électroscopique d'une pile est l'élément essentiel de sa puissance, et la pile présente sur toutes les sources électriques connues Tayantage de pouvoir reconstituer sa tension en un intervalle de temps très-court. Cependant, sous ce rapport, sa puissance n'est pas infinie; tous ceux qui se sont occupés de télégraphie le savent pa^ faitement. Ainsi une pile Bunsen recouvre sa tension plus rapidement qu'une pile deDaniell, et celle-ci plus vite qu'une pile à eau simple.

Il importe pour l'objet du présent travail de déterminer au juste en quoi la tension électroscopique d'une pile se différencie du courant né de la même pile.

Évidemment, entre ces deux conditions électriques, le rapport est en tout comparable à celui que l'on reconnaît en hydraulique enlre une pression hydrostatique et un flux; car la tension d'une pile cesse aussitôt que le courant commence. Le rapprochement que nous faisons ici d'une part entre la tension électrique et les pressions hydrostatiques, et d'autre part entre l'écoulement des fluides pesants et le mouvement qui constitue le courant électrique, nous oblige à bien déterminer quelle signification il faut donner aux mots tension et pression.

Généralement on entend par tension un mouvement Yi^ tuel destiné à produire un certain effet qu'il ne parvient pas à accompHr par le fait d'une résistance antagooiste. Telle est la définition communément acceptée ; par conséquent il est aisé de voir que le mot tension n'est autre qu'une de ces nombreuses expressions métaphoriques qui procèdent du sentiment intime de l'activité et de la personnalité humaine. Souvent, en effet, il nous arrive de faire un effort en vue de réaliser un certain effet et nous n'obtenons pas le résultat désiré , néanmoins nous avons parfaitement conscience de notre tension musculaire. Or,

il ne se passe rien de semblable dans les corps inanimés.

En analysant soigneusement les circonstances dans lesquelles nous admettons une tension ou une pression, nous n'y trouvons pas autre chose qu*wi mouvement ou une disposition au mouvement, et par disposition au mouvement il faut entendre un état d'inertie, une SQrte d'état passif de la matière qui ne constitue nullement une véritable tendance, ai nous donnons à ce mot sa signification habituelle. Là où il y a tendance, on trouve toujours un mouvement que nous disons virtuel ou potentiel. Or le virtuel, le potentiel sont des idées abstraites, de pures conceptions subjectives, ne correspondant à aucune réaUté dans la nature. L'observation nous apprend une seule chose, c'est que les circonstances où nous admettons un mouvement virtuel supposent toujours un mouvement véritablement actuel, mais qui se différencie de celui que nous appelons ainsi communément, parce qu'il n y a pas alors déplacement appréciable à nos sens d'une masse, tandis qu'au contraire, dans le mouvement dit actuel il y a translation apparente d'une masse. Lorsqu'on n'observe pas le transport d'une masse, il y a en général ou un mouvement intérieur de vibration dans le corps lui-même, ou bien un autre corps le pousse en vertu d'un pareil mouvement, mais le mouvement de déplacement est empêché par une cause antagoniste : celle-ci venant à cesser, aussitôt la première traduit son effet d'une façon plus ou moins apparente. Toute pression ou tension suppose deux forces contraires en présence, et les forces se résolvent en mouvement de la matière. Ce mouvement restera oscillation ou vibration dans l'état de tension et deviendra translation aussitôt que l'une des forces antagonistes cessera son action. Ainsi dans une chaudière à vapeur fermée il y a tension ; celte tension n'est que le mouvement vibratoii e des gaz : que la soupape soit soulevée ou que les parois éclatent» et la vibration devient

34i DE L'ÉLECTniClTÉ.

aussitôt projection. On a coutume de dire qu'alors le mouvement virtuel ou potentiel se traduit comme raoavement actuel; mais on voit qu'il y avait déjà un mouvement réel et actuel quand la chaudière était fermée.

Cette remarque peut s'appliquer à tous ces cas de la nature. Ainsi l'étude de la chaleur nous a prouvé que toutes les molécules des corps sont dans une continuelle agitation; par Teffet de leur réaction réciproque, les molécules devraient donc être projetées an loin et concevoir un mouvement de translation, mais elles en sont empêchées par des actions contraires, lesquelles sont, par exemple, la gravité d*une masse ou le poids, la cohésion moléculaire, etc. Nous ignorons complètement le mécanisme de ces actions, au moins pour la plupart, et de là vient la difficulté de se rendre raison des phénomènes d'une manière satisfaisante. Toutefois ces forces résistantes doivent nécessairement se résoudre en un. mouvement puisqu'elles sont capables d'équilibrer im mouvement. La manière de voir que nous exposons actuellement est générale et fondamentale, de plus elle est une conséquence nécessaire de la théorie mécanique de la chaleur. A la vérité elle renverse toutes les idées reçues jusqu'à ce jour, et nous oblfge à donner Un sens précis à uiie multitude de locutions purement conventionnelles qui ont cours en mécanique rationnelle. Une pareille considération ne doit pas nous arrêter; avec le temps on reconnaîtra certainement combien il est nécessaire dans l'explication des phénomènes d'employer les mots tension ou pression avec la signification précise que nous leur avons assignée. Non que nous voulions réformer sur ce point le langage scientifique ; car pour la rapidité du discours certaines expressions conventionnelles méritent d'être conservées; mais il faut bien se garder de voir dans ces mots autre chose que

des locutions commodes pour éviter la confusion que la multitude des paroles apporte.

Donc tous les corps à l'état de tension présentent un mouvement de vibration duquel dérive une sorte d'équilibre dynamique, c'est-à-dire d'équilibre entre actions contraires et égales. Le rôle du physicien consiste à reconnaîti*e dans chaque cas particulier la nature des causes sollicitantes et à les réduire à des modalités de mouvement.

Pour rendre notre pensée plus claire, nous aurons recours à une comparaison. Peut-être pré»ente-eUe Tinconvénient d'être choisie hors du sujet et d'en donner une idée un peu vague ; néanmoins nous la croyons utile. Considérons deux animaux qui luttent ensemble : si leurs efforts s' entredétruisent exactement, aucun des deux ne change de position. Or cet état d'équilibre est fort différent de celui que présenteraient ces mêmes animaux s'ils étaient simplement appuyés l'un contre l'autre; à cela nul ne se méprendra. Les fortes saillies que dessinent leurs muscles, l'exagération de leur chaleur naturelle, la sueur qui inonde leur corps et un grand nombre d'autres particularités montrent clairement que dans l'organisme de chacun des combattants il se produit un violent travail. Cependant une personne qui ne donnerait nulle atlenlion à toutes ces manifestations, pourrait croire les deux adversaires en repos. Que si l'un des animaux ne soutient pas son travail intérieur, immédiatement l'autre prend l'avantage et lui fait perdre la position dans laquelle il se maintenait. Ainsi le mouvement de tension se transforme en translation aussitôt que le travail de l'un surpasse celui de l'autre.

Quittons maintenant les généralités et appliquons ces idées au cas particulier des phénomènes électriques. En examinant une pile dont les rhéophores ne sont pas réunis, nous voyons le mouvement moléculaire qui se dégage

dans l'intérieur de rélectromoteur au sein duquel il prend une direction déterminée, être arrêté au niveau de l'interruption du circuit : d'où tension aux deux extrémités polaires. Cette tension statique est nécessairement accompagnée d'un mouvement: il y a donc condensation ou raréfaction d'éther et, de plus, une vibration comme dans la chaleur ou l'action mécanique chimique d'où la tension dérive. Le mouvement vibratoire exagéré qui envahit les deux pointes terminales ne pouvant revenir en arrière (au moins dans sa totalité), trouble le milieu ambiant, lequel ne peut rester neutre et doit être changé dans sa manière d'être par cette exagération de la vibration moléculaire. La modification du milieu se manifeste par les phénomènes que nous observons dans l'espace affecté par la tension électrique et qui consistent en attractions et en répulsions.

Lorsque cette vibration effective atteint une intensité suffisante, elle devient capable de se frayer un passage i travers le milieu résistant et quand elle y a réussi, alors l'état de tension cesse aussitôt complètement et il se développe en môme temps un mouvement particulier de transport qui est lo courant.

Tel est le seul moyen rationnel de donner de la tension électrique une explication conforme à la théorie des phénomènes calorifiques, avec lesquels les eflets de tension présentent une étroite analogie et de nombreux points de contact. Après que nous aurons examiné soigneusement le mode d'action d'une pile dans ses moindres particHlarités, nous reconnaîtrons encore mieux qu'il n'est pas possible de comprendre les choses autrement, car nous verrons que la tension statique de la pile est effectivement proportionnelle aux résistances que le courant doit sur monter dans son trajet.

Nous ne dissimulons pas que jusqu'ici on a éprouvé une diCQculté réelle d'abord à se faire une idée nette du change*

ment qui s'opère dans la condition du milieu soumis à l'influence des corps électrisés, ensuite à concevoir en quoi consistent les états électriques particuliers que l'on distingue en appelant Tun positif, l'autre négatif; enfin il n'est pas facile de déterminer comment s'effectue le mouvement de translation électrique appelé courant. Sur tous ces points la lumière ne pourra se faire que lorsqu'on aura étudié et discuté l'ensemble des phénomène électriques connus, en se plaçant au point de vue nouveau que nous venons d'indiquer ici, le seul qui permette de les interpréter mécamquement.

Poursuivons donc notre tâche avec persévérance et sans nous laisser distraire par des théories prématurées; mais aussi sans renoncer à aucune des idées en possession desquelles nous ont mis nos recherches précédentes.

Considérons, pour plus de simplicité, comme sujet de démonstration une disposition exempte autant que possible d'actions secondaires, une pile de Smée, par exemple, faite avec du platine platiné et du zinc amalgamé ; nous constatons l'existence d'une forte tension aux deux pôles, avant Finstant où ils sont réunis à l'aide d'un conducteur ; de plus, les tensions polaires sont d'un signe différent. Assurément cette tension électrique permanente sur un assemblage de corps conduclours, tels que ceux employés à la construction d'une pile, est un phénomène singulier et fout à fait différent de ceux qui nous sont présentés par l'électricité statique. En effet, l'équilibre de tension pourrait se rétablir facilement à travers la pile elle-même, formée toute entière de substances conductrices, et cependant ce retour n'existe pas. Les premiers physiciens avaient raison de s'étonner en voyant les deux modalités électriques opposées coexister aux extrémités d'un même conducteur. Aussitôt le circuit fermé, la tension disparait et la circulation électrique commence; de

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plus on peut régler l'intensité du mouvement circulatoire en donnant au fil conjonclif une longueur plus ou moins grande, à peu près comme on règle le flux d'un liquide en le dirigeant à travers des tubes de longueur et de résistance différentes.

Un tel fait donne lieu à des remarques importantes aa point de vue théorique: 1^ La tension électrostatique des plaques avant la fermeture du circuit nous montre que déjà y à ce moment, Faction électrique consiste dans une condition de la matière qui a quitté son état d'équi* libre, et qui ne peut y rentrer que par l'action chimique elle-même, celle-ci restant incomplète pour ainsi dire, et exigeant, pour continuer ses effets, que l'on établisse une communication polaire à l'aide d'un arc conducteur. 2"La tension électrostatique dépendant de la nature de l'élément négatif du couple (cuivre, platine, charbon, etc.), nous devons en conclure que ce dernier exerce une certaine influence et que son action n'est pas exclusivement celle d'un simple conducteur comme le soutiennent certains physiciens. Produit-il une action chimique contraire, ou bien agit-il d'une autre manière? On l'ignore, mais assurément il joue un certain rôle. S'' S'il est possible de graduer le courant en faisant varier la longueur du fil conjonctif, on voit qu'il ne peut se produire dans le liquide intérieur d'une pile uiie action supérieure à celle que permet la résistance du fil lui-même; l'effet maximum serait donc obtenu avec un fil extrêmement court ou mieux encore nul, c'està-dire en mettant les éléments en contact immédiat molécule à molécule, et c'est là précisément les conditions des molécules matérielles pendant une combinaison chimique. Aussi n'est-ce pas sans raison que Faraday a défini le courant une action chimique en circulation, et de plus, d'après nous, Faction voltaïquc montre sur une vaste échelle, et dans des limites accessibles aux mesures, la série des phénomènes qui s'accomplissent au sein des corps hétéro-

gènes mis en présence au moment où ils entrent en combinaison.

Ainsi la délermina'ion de la nature et de Torigine du courant électrique est ramenée à un problème cliimique; néanmoins il est bon de dire, que relativement au courant Faction chimique latins patet. En effet, dans certaines combinaisons entre corps matériels, Taction chimique est à la vérité transmise tout entière par Tare conducteur, et par suite elle ne peut avoir lieu en Tabscnce de cet arc ; mais, dans d'autres circonstances, les choses se passent tout autrement, ainsi la plus grande partie de l'électricité développée peut être mesurée, dans telle autre au contraire cette mesure est impossible ^ Les réactions qui s'accomplissent dans la pile doivent être classées parmi celles qui ne peuvent avoir lieu en l'absence d'une substance auxiliaire, laquelle, pour son propre compte, ne contracte aucune combinaison; telle est la fonction de la lame métallique négative dans un élément voltaîque. n

L'ensemble des faits réunis par les physiciens modernes nous autorise à conclure qu'il existe dans la pile une cause de mouvement intérieur continu, mais la même action ne permet pas le rétabhssement complet de l'équilibre par les liquides de la pile, et il est nécessaire de faire intervenir une seconde substance conductiice dont

* On trouvera une série d'expériences à l'appui de cette assertion dans le mémoire déjà cité sur la lumière électrique. [Voy. t. IV, p. 64 du N, Cimento.) Avec un élément de Bunsen à faible résistance additionnelle, la différence entre le travail à l'extérîeur et la pile à l'intérieur est proportionnellement plus grande que dans une pile présentant une réi^istance interférente plus considérable. La différence ne peut être attribuée aux pertes, car celles-ci ayant été mesurées avec grand soin, se trouvaient être de beaucoup inférieures à la différence constatée. Dcspretz a reconnu que dans toutes les piles, même dans celle de Daniell, le travail extérieur n'était jamais égal au travail intérieur.

on

350 DE L'ÉLEGTRIGITË.

la communication avec les premiers soit assurée, de cette façon Taction chimique peut se continuer. En un mot on ne peut supprimer Tare conducteur qui est un véritable régulateur de Ténergie chimique en permettant le passage d'une quantité définie d'électricité d'un élément voltaîque à l'autre.

Pour expliquer ces faits trois hypothèses seulement sont possibles ; 1° L'action chimique détermine vraisemblablement un mouvement moléculaire, c'est-à-dire une vibration dans les corps placés en contact réciproque, par l'effet de laquelle, lorsque, par exemple, la réaction s'opère entre le zinc et l'eau acidulée, de l'hydrogène est mig en liberté, et c'est ce même mouvement vibratoire qui se propage dans le conducteur interpolaire. 2® On peut supposer qu'une partie de la matière pesante des corps mis en contact se constitue à un élat de ténuité extrême, s'élance dans le conducteur de décharge et forme ainsi ce que l'on appelle le courant. 5^ Étant admis que les divers corps de la nature contiennent en certaine proportion un agent impondérable nécessaire à leur constitution, on est autorisé à penser que son état d'équilibre est troublé par l'action chimique survenue lors du contact de deux substances hétorogènes. Une certaine masse de cet impondérable est mise en branle et la totalité ou une fraction seulement de l'éther en mouvement se reconstitue en équilibre par l'intermédiaire des électrodes, véritables canaux de communication.

La première hypothèse est contraire aux faits exposés dans l'article précédent, à moins de regarder le mouvement vibratoire de la matière comme nécessairement accompagné d'un transport de la matière elle-même, mais alors on retombe dans la seconde ou la troisième supposition.

D'après la deuxième supposition, le courant serait exclusivement constitué par la matière pondérable portée à

un haut degré d'atténuation. II serait difficile de démontrer rigoureusement en quoi celte manière de voir est fausse, car nous savons combien est grande d'une part la tendance de la matière à se répandre dans l'espace et d*un autre côté combien les corps sont poreux même ceux en apparence très-compactes, ainsi le fer et le platine sont perméables aux gaz à un degré tel que ces fluides les traversent malgré la pression atmosphérique ^ Pourquoi ne se comporteraient-ils pas de même en présence de la matière arrivée aux dernières limites de la raréfaction. Il se pourrait donc à la rigueur que la force répulsive qui anime les molécules durant une réaction chimique fut assez énergique pour déterminer un véritable flux de la matière à travers la matière elle-même, ce en quoi consisterait le courant. Hais pour comprendre les choses de cette façon il faut imaginer la malière^ parvenue à un état d'atténuation tel, que très- vraisemblablement elle ne doit plus présenter les caractères de celle qui affecte nos sens. En effet, lorsqu'on examine les fils ayant servi pendant longtemps à transmettre le courant électrique, on observe les signes d'une violente agitation intérieure, leur structure moléculaire est profondément modifiée, mais jamais il n'a été possible de constater une augmentation de poids; dans les cas où deux conducteurs hétérogènes avaient été réunis bout à bout on n'a jamais rencontré dans l'un la moindre parcelle de la substance de l'autre; cependant cela devrait arriver si le courant était un transport de matière à travers le fil conjonctif. Fusinieri a montré, il est vrai, que sous l'influence de puissantes décharges une substance pouvait mécaniquement traverser une plaque métallique, mais dans ces expériences on opérait avec de fortes tensions, et sur de faibles épaisseurs j en outre, on a émis des doutes sur la réalité du phénomène de transport. Admettons néan-

* Dcville et Troost, Mondes et Comptes r^idus, 17 décembre 1863.

moins que les objections ne soient point fondées, ne voyons-nous pas que les conditions de ces expériences sont trop différentes de celles du courant de la pile pour que leurs résultats puissent servir de base à noire discussion? Je ne sais si les idées exprimées plus haut sur les qualités de la matière parvenue à son état de plus grande division sont acceptées par les défenseurs de la matérialité du courant, toujours est-il que, dans les diverses expériences de transport, la matière conserve sa nature pondérable et chimique, on s'en est assuré expérimentalement ; il y a donc là une difflculté infranchissable.

Expliquer ainsi la genèse du courant, c*est reculer la difficulté et non la résoudre, car il restera toujours à dire pourquoi, en plongeant dans un acide un métal attaquable, il peut se produire à la fois une agitation, une expansion el une raréfaction de la matière aussi intenses que celles dont nous admettons Texistence à rintérienr d'une pile? Peut-être essayera-t-on de répondre en imaginant une grande inégalité entre les états répulsifs des éléments moléculaires. On dira que ces éléments, étant mis en présence, l'équilibre tend à s'établir, d'où résulte un bouleversement considérable dans l'intérieur des substances. Mais alors la violence de cette collision intime doit être immense, car les éléments matériels sont lancés à travers les fils les plus minces avec une puissance telle qu'ils les traversent d'un bout à l'autre malgré la grande longueur et la faible section de ces conducteurs, et cependant quelquefois les fils conducteurs, véritables canaux d'écoulement du courant électrique se déploient sur une étendue de plusieurs milliers de kilomètres. 11 ne faut pas se le dissimuler, en creusant cette hypothèse on ne trouve que difficultés et obscurités. Nous sommes éloignés de condamner comme absurdes les idées que nous critiquons actuellement. Toutefois, à notre sens, il n'y au-

rait aucun mal à essayer de remplacer ces suppositions vaguçs et incomplètes, par des notions qui fussent mieux en rapport avec nos connaissances touchant les actions moléculaires.

La troisième hypothèse nous paraît remplir ces conditions, du reste elle diffère peu de la seconde dans ses éléments essentiels; en effet, rien d'impossible à croire que les molécules réduites à leurs éléments infiniment petits, dilatées et atténuées au maximum ne soient autres que les molécules de la matière pondérable enveloppées par cette autre substance nommée par nous éther et qui, d'après nos idées, n'est autre que la matière à son état atomique élémentaire.

De cette façon, pour comprendre la propagation du courant électrique, il nous suffit d'appliquer les principes précédemment exposés lors de Tétude de la chaleur et de la lamière. Les*phénomènes lumineux nous ont appris que dans tous les corps, y compris les métaux, Téther existe à divers états de densité, et que, autour de chacune des molécules matérielles, on peut supposer une atmosphère ou tourbillon d'éther raréfié. Si ces molécules arrivent au contact alors qu'elles sont libres d'obéir à tous les mouvements, comme cela se présente dans les liquides et les gaz, nécessairement les atmosphères éthérées se pénétreront et se fusionneront. Nous avons déjà dit plus haut que dans ces collisions moléculaires éthérées : 1° lorsque des molécules inégales se réunissent, il se fait un dégagement de chaleur; en d'autres termes, une portion de la force vive des atomes devient libre et se manifeste sous forme de chaleur (voy. p. i51) ; 2<» l'atmosphère du système résultant peut être formée par une quantité d'élher différente de la somme de celles appartenant aux molécules composantes (voy. p. 242). Dans ce cas évidemment une portion de l'élher devra se transporter de particule à particule

jusqu'à ce que la quantité excédante se soit dissipée, ou

bien, jusqu'à ce qu au contraire la quantité manquante soit compensée. Les métaux mis en communication avec le corps pourront, suivant leur nature, soit déterminer, soit tout au moins favoriser les perturbations dans l'équilibre des tourbillons éthérés, perturbations qui sont Vmgine du mouvement électrique. Us produiront cet effet parce que le contact une fois établi, Féther qui les pénétre naturellement, qui est nécessaire à leur constitution, pourra être déséquilibré, et évidemment cette rupture d'équilibre, ce transport d'éther, s'effectuera dans une direction déterminée, celle dans laquelle l'éther possédant la plus grande densité, peut se décharger sur les parties où elle est moindre. Dès lors la fonction spéciale des conducteurs métalliques s'ajoutant à l'action dissolvante du liquide acide sur le métal, il en résulte un augment de la réaction chimique. Sans cette influence adjuvante, les effets de l'action chimique resteraient limités à la première couche de liquide, et dans les autres couches les atmosphères moléculaires ne seraient pas suffisamment ébranlées. On s'explique ainsi l'office du circuit conducteur, car après la réunion du zinc au cuivre à l'aide d'un fil métallique, les excès d'éther dont les molécules du couple sont chargées peuvent se disséminer dans l'arc de jonction et y circuler jusqu'à ce que l'équilibre intérieur soit rétabli.

Le mouvement circulatoire dure aussi longtemps que restent en présence les corps réagissant chimiquement l'un sur l'autre : aussi le dit-on continu ; mais évidemment il procède par une série de très-petites oscillations, par un transport successif de section à section; elle mouvement est saccadé, au moins dans les premiers instants comme nous l'apprennent les décharges voltaîques tirées même des piles les plus intenses. Enfin il est aisé de comprendre comment une résistance quelconque introduite dans le conducteur d'une pile en un seul point

diminue dans tout le circuit la quantité d'électricité en circulation en se rappelant une propriété suivante des fluides en mouvement : la masse qui traverse toutes les sections d'un canal demeure constanmient la même; donc, lorsqu'une quelconque de ces sections présente la moindre résistance, le cours du fluide est modifié tout entier.

Si telle est l'origine du courant, il s'ensuit que les diverses dispositions électromotrices ne permettent pas avec une égale facilité de recueillir la totalité de l'électricité produite, en d'autres termes de recueillir et de conduire dans le circuit rhéophore l'éther qui passe d'une molecale à Tautre durant l'accomplissement des réactions chimiques à l'intérieur de la pile. On doit rejeter toute disposition Yoltaïque dans laquelle la réaction entre le métal et le liquide a une intensité assez grande pour rétablir réquilibre entre les molécules mises en contact. Au contraire, on adoptera celles dans lesquelles la même réaction n* ayant pas une énergie suffisante pour continuer d'ellemême une fois commencée, il faut favoriser son développement en faisant intervenir une substance auxiliaire. Aussi le zinc trés-pur ou simplement amalgamé est le métal qu'il convient d'employer à la construction des piles : le potassium, au contraire, serait d'un très-mauvais usage, car à lui seul, en dehors de toute action prédisposante, il décompose l'eau, s'unit à l'oxygène et met l'hydrogène en liberté. Tant il est vrai que si à l'origine de tout courant électrique on trouve une action chimique, la réciproque n'est pas vraie et une action chimique ne sera pas toujours capable de développer un courant électrique extérieur ; un effet dynamique d'électricité se traduisant au dehors du couple âectromoteur dans les seuls cas où l'éther des atmosphères moléculaires sera forcé de s'échapper dans l'arc de décharge. Remarquons encore que les rhéophores ne seront pas traversés par toute la chaleur dégagée pendant

la combinaison chimique; ils en recevront une partie seulement qui leur sera communiquée par l'ëlectricité en mouvement.

On comprend maintenant pourquoi les corps réagissant chimiquement Tun sur Tautre avec une très-grande violence, ne sont pas ceux dont l'emploi est le mieux indiqué pour obtenir un courant , car ils ne produisent pas rélectricité avec une intensité proportîonnelle à l'énergie de leur combinaison chimique et de la rapidité avec laquelle ils disparaissent dans leurs dissolvants.

Les liquides de nature diiïérente, susceptibles d'agir chimiquement les uns sur les autres, peuvent également favoriser le développement du courant et sa détermination dans une direction définie, en combinant leur action à celle des métaux. La môme observation s'applique à plusieurs autres phénomènes secondaires qui se produisent entre les divers éléments mis en présence dans une pile ; et c'est l'ensemble de toutes ces circonstances qui, au point de vue pratique, rend telle disposition voltaîqae plus avantageuse que telle autre. Ainsi, lorsqu'on veut apprécier la valeur d'une pile, il ne suffit pas d'estimer l'intensité de l'action chimique intérieure. Les expérimentateurs ont étudié de préférence certaines combinaisons électromotrices dans lesquelles l'action extérieure se trouve être précisément égale au travail intérieur ; toutefois, même dans ces conditions spéciales, on observe souvent, avons-nous dit, des différences, et l'équivalence ne se vérifie pas constamment. Habituellement on attribue ces irrégularités aux actions locales, et dans un grand nombre de cas une telle interprétation est exacte. Ainsi, pour citer un seul exemple, il faut tenir grand compte du degré de pureté du zinc. On se demandera peut-être si les mêmes effets seraient obtenus en employant le zinc pur et en remplaçant l'eau aiguisée d'acide sulfu rique par l'acide nitrique, on sera môme porté à croire

que de celte manière le courant devrait acquérir une plus grande intensité, car Faction chimique est plus violente. Semblable observation pourrait être faite à l'égard d'autres métaux chimiquement purs. Il n'en est pas ainsi, et à cela rien d'étonnant, car le cas présent est en tout point comparable à celui précédemment examiné lorsque nous supposions le zinc d'une pile remplacé par du .potassiam.

Au dire de quelques savants, les réactions chimiques reconnaissent pour cause initiale la tendance à rexpansion des substances mises en présence. Ils disent que la matière de ces corps se trouvant considérablement dilatée sur toute la surface de contact, la combinaison s'efTectue et un nouveau corps prend naissance. Mais dans cette manière de voir, il est nécessaire d'imaginer d'abord une force afin de rendre compte des phénomènes chimiques et secondement il faut recourir à une nouvelle hypothèse pour expliquer comment agit Tare interpolaire en apaisant le trouble moléculaire et l'agitation extrême de la matière atténuée; si bien que tout à la fois on appelle à son aide ces forces dont on prétend débarrasser la physique et, d'un autre côlé, en regardant le courant comme un flux matériel, on est obligé de concevoir la matière portée à un tel degré de ténuité qu'elle a perdu tous les caractères de celle qui constitue les corps pesants; en un mot, on admet en outre une matière qui ne diffère réellement que par le nom de celle appelée par nous éther.

Donc le moyen le plus simple de comprendre les phénomènes consiste à regarder le courant comme naissant du choc de la matière pondérable auquel, s'adjoint un trouble intense survenu dans les atmosphères éihérées étendues autour des molécules, et ce dernier mouvement est un des éléments principaux du flux électrique.

De cette façon on concilie en quelque sorte la théorie chimique et la théorie du contact, c'est-à-dire les deux

opinions qui pendant longtemps ont divisé les physiciens sur Torigine de rélectricilé dynamique. Assurément le contact ne peut pas, en tant que contact, engendrer le courant, pas plus que, si Ton veut obteiûr un écoulement d'eau dans un tuyau, il ne suffit pas d'adapter un tube à un récipient, il faut encore que le vase soit rempli deliquide. Et cependant Tapplication du tube est uoe condition sine qua non du phénomène. Il est bon de remarquer du reste que telle était réellement l'opinion des premiers électriciens qui soutinrent les théories du contact. Suivant eux, toutes les substances renfermaient une certaine dose d'électricité naturelle, et à l'instant où elles étaient extrêmement rapprochées, mieux encore, conliguës, l'équilibre électrique était rompu, puis un nouvel état d'équilibre s'établissait qui avait pour résultat immédiat le développement du courant, et si le flot d'électricité ne pouvait s'écouler il se constituait à l'état de tension. On comprend ainsi parfaitement Tirapulsion initiale, mais comment expliquer le travail continu de la pile? Ces physiciens ne pouvaient donc expliquer de la sorte que l'état initial de la pilo. Des expériences à l'abri de toute objection semblent démontrer que certains corps, spécialement des métaux, sont susceptibles de présenter une tension électrique initiale dans des conditions où il est impossible de constater une réaclion chimique. Marianini, le premier, plus tard Gassiot, ont prouvé que Téquilibre naturel des substances peut être troublé lorsqu'elles sont rapprochées à une fort petite distance ^ Plusieurs savants n'acceptent pas les conclusions de ces auteurs et rapportent les résultats de leurs expériences soit à une oxydation exercée par l'air qui , parfaitement sec, agit sur tous les métaux, même les moms altérables, tels que

^ Voy., pour Marianini, ses mémoires, et, pour Gassiot, les Momies, 17 aécerabre 1865, p. 577.

l'or, le plâline, etc., soit à quelque autre cause du même genre. Néanmoins ces causes n'ayant jamais été constatées, et étant restées jusqu'à présent inaccessibles à nos procédés (rexpérimentation, on a le droit de se refuser à en admettre l'existence.

D'un autre côté, il est une question que Ton peut toujours adresser à la théorie chimique: Quelle est en dernière analyse la cause initiale de V action chimique? Ne peut-on pas dire que la constitution moléculaire ou éthérée des corps étant différente pour chacun d'eux, lorsqu'ils sont placés à une très-petite distance ou en contact immédiat, une perturbation intérieure se manifeste et donne naissance au courant? Et alors n'est-ce point là un véritable effet de contact? Nous arrivons ainsi à conclure que les deux théories, interprétées logiquement, ne sont nullement contradictoires; par conséquent, la discussion des faits innombrables fournis pour ou contre chacune d'elles devient inutile. A ceux qui se contentent d'affirmer que Taclion chimique dépend de la constitution moléculaire, nous demanderons quelle idée ils se font de cette condition. Si on nous répond en invoquant la polarité, nous insisterons pour savoir en quoi consiste celle polarité, car le terme servant habituellement à désigner l'action de forces émanées de centres fixes, on doit reconnaître que de semblables forces ne permettent pas d'expliquer les phénomènes du courant. Do plus, nous revenons ainsi à l'idée des forces, pures abstractions, utiles tout au plus comme termes de convention destinés à représenter les faits avec concision.

Plusieurs physiciens éminents, excellents expérimentateurs, font jouer un grand rôle à cetje force de polarisation. Mais, lorsqu'ils essayent de faire comprendre la signification réelle et pratique de cette expression, ils n'en donnent aucune idée nette ; tout au plus arrivent-ils à dire qu'ils désignent ainsi une rupture d'équilibre dans 1 elec

tricité naturelle, suivant une modalité déterminée. Celte hypothèse est assurément très-ingénieuse, mais elle n^est pas mieux prouvée que toutes celles présentées sur le même sujet. Nous devons avouer que l'on rencontre de nombreuses difficultés à traiter théoriquement les conditions pratiques des divers genres de piles, et cependant elles se réduisent toutes à des cas pailiculiers de ce phénomène multiforme nommé Faction chimique dont nous pouvons comprendre le mécanisme général grâce an principe formulé plus haut ; mais pour donner la raison des faits considérés un à un, il faudrait à Tocclsision de chacun d'eux savoir exactement les conditions des phénomènes, comment les molécules sont disposés, quel est l'état d'équilibre de leurs atmosphères, etc., toutes choses dont la détermination a été jusqu'à ce jour impossible et qui peut-être dépasse les limites de l'intelligence humaine.

Nous ne voulons pas nous égarer dans ce labyrinthe, et nous nous en tenons aux considérations développées page 149. Les réactions chimiques, avons-nous dit, sont parfaitement comparables entre elles et aux autres affe^ tions de la matière elles sont réductibles à de simples actions mécaniques et l'étude du courant jette une grande lumière sur les phénomènes dits d'affinité. Le développement du courant est assurément un travail «qui au fond ne diffère nullement de celui qui constitue l'action chimique ; seulement dans le premier s'accomplit simultanément un transport du principe éthéré d'un point à un autre, tandis que, dans Taclion chimique proprement dite, tout se réduit à un trouble local dos atmosphères moléculaires avec échange d'élher d'une molécule à l'autre.

Nous résumerons ce chapitre en quelques conclusions générales : 1° l'aclion chimique est réellement la cause du courant en circulation dans une pile; mais dans les diverses dispositions électro-motrices, à de rares exceptions près, le mouvement électrique évalué sur du fil

ACTION CniNlQUË ET CHALEUR DANS LA PILE. 5C1

conjonctif nesi pas précisément égal ù la somme du travail chimique accompli dans les divers éléments de la pile.

â" Quant à la genèse du courant, sans nier complètement la théorie qui fait du courant un transport de matière, cependant après un examen scrupuleux des faits, fl nous parait plus exact de le regarder comme un mouvement de Tèiher qui imprégnant tous les corps, est nécessaire à leur constitution. Selon nous, l'équilibre ëtbéré des éléments d'un couple voltaïquc subit un trouble profond par le fait de la réaction chimique s'établissant entre ces élément'', et un certain nombre d'atomes éthérés détachés des tourbillons moléculaires s'échappent à travers l'are interpolaire. De celle façon se trouve élablie la corrélation des phénomènes chimiques et électriques.

5® Nous établissons une connexion entre les phénomènes chimiques et la structure moléculaire des corps, telle qu'elle nous est révélée par la lumière; nous concevons enfin comment certaines substances eont incapables de propager un mouvement transversal puisque leur éther intérieur vibre seulement dans le sens longitudinal.

Ce chapitre est un peu long et, sans dojute, la lecture en paraîtra pénible à certaines personnes ; mais les questions importantes et délicates ne doivent pas être traitées superficiellement, elles méritent qu'on s'impose quelque peine pour les comprendre.