CHAPITRE VI

Dis. L'éuSGTRIClTé DÉGAGéE PAR LA CHALEUR :' THEORIE DÉFINITITE DO COURA^T.

La loi de réciprocité s'applique à tous les phénomènes naturels; ainsi l'électricité engendre la chaleur, à son tour la chaleur engendre Télectricité. La chaleur (et elle agit alors de même qu'une réaction chimique) trouble l'équilibre moléculaire, par suite elle produit courant et tension électrique. De plus les conditions de ce phénomène le rendent éminemment apte à nous renseigner sur la nature du flux électrique.

Dans les machines électriques ordinaires les mêmes actions mécaniques qui développent Télectricité peuvent devenir sources de chaleur. On a utilisé surtout le frottement directement ou indirectement. Dans les nouvelles machines électriques de Holtz et de Bertsch, il semble que Télectricité ne soit pas due à une action mécanique.

CËpËndant, là mi^nie, il se fait une transformation de forci' mécanique en ëleulridté. Par exemple, quand dans la machine de Bertsch ((ig. 25] on fait tourner le plateau PF avant d'avoir électrisê l'armure E, on n'éprouve aucune résistance, mais elle devient très-sensible après celte ilec-

;liDuc moliila iga'on éL«elrïse par ri'iïlioii, — n, Pngac I cuiulucleur B c unelension n^galïte. — n.PeigneciuB'

•l'inlensidi lie l'élinceUe.— n.Chalne qui, mCttKittoi

trisittion, car alors le secteur électrisé agit par influence sur le plateau. 11 se fait donc là une translormalion de trayail mécanique en électricité, et médiatement en une quantité équivalente de chaleur qui se manifeste par Tétincelle jaillissant entre les conducteurs. Réciproquement, avec Félectricité fournie par une machine ordinaire, on peut faire tourner le disque de la machine deHoltz; alors les tensions électriques disparaissent transformées en mouvement mécanique.

Dans tous ces cas, l'effort mécanique qui met en vibration les molécules des corps dans la couche superficielle, trouble leur équilibre d'autant plus facilement qu'elles sont moins fortement soumises de la part des voisines aux pressions intérieures dont nous avons parié plus haut. Dès lors, suivant la remarque fort judicieuse de Thompson ^, le travail exécuté par l'agent mécanique se manifeste partie sous forme de chaleur, partie sous forme d'électricité. Si le corps est mauvais conducteur du mouvement calorifique, l'effet reste concentré à la surface; au cas conlraire, il se propage à l'intérieur de la substance et se traduit pour le moins comme simple chaleur et souvent aussi comme tension et courant électrique; mais, lorsqu'on désire mettre en évidence ces dernières manifestations , il faut user d*artifiçes particuliers ; par exemple, veut-on obtenir des eCEoto de tension, on frotte des corps bien isolés; s'agit-il de constater les effets dynamiques, on attache à l'un des bouts du fil d'un rhéométre un morct^au de métal que l'on pedt frotter avec une lime reliée à l'autre extrémité.

La manière la plus simple de réunir ces deux classes de phénomènes en un seul faisceau est de les envisager sous le point de vue où nous nous sommes placés. Lorsque, par voie mécanique, on met en mouve-

* Voy. Thompson, Philosopha Transactf 1856. On the dynamic qualities of mêlais. (Note de la p. G59.)

ment les parlicules d'un corps, il est impossible d'éviter que les molécules ne dépassent les limites de leurs vibrations naturelles, et alors ragitalion survenue dans la matière pesante se communique à Tétber inframoléculaire, lequel conçoit un mouvement vibratoire qui excède les limites de son élasticité naturelle. Par cela nécessairement l'équilibre intérieur est rompu, et il s'établît un transport d'éther qui s'effectue progressivement à travers les couches successives des corps. Lorsque la substance est isolante et ne livre pas passage à ï'éther, nous avons une rupture d'équilibre des couches superficielles, donnant lieu à des pressions et à des vibrations ; lorsque le corps est au contraire bon conducteur de rélectricité, Téther peut circuler librement dans ses couches profondes, et on a le courant électrique continu. L'application à un corps de la chaleur fournie par une source étrangère suffît pour rompre l'équilibre de son éther intérieur ; aussi la chaleur, indépendamment de toute action mécanique, est capable de développer des courants dont l'intensité varie avec les conditions de l'expérience. On fait à ce sujet dans les cours de physique une expérience bien connue. On forme un circuit avec des métaux hétérogènes, par exemple (fig. 26), les deux extrémités d'un barreau de bismuth o/) sont soudées à celles duno lame de cuivre m n, puis on fait agir une source calorifique au niveau d'une des soudures; aussitôt l'équilibre électrique est rompu et un courant prend naissance, comme il est facile de le voir par la déviation d'une aiguille aimantée. Les phénomènes acquièrent leur intensité maximum avec des assemblages de bismuth et d'antimoine, de cuivre et de zinc, de fer etdeplatine, etc.Quand,au lieu de s' élever, la température des points de contact ou de soudure vient à baisser, il se produit encore un courant, mais en sens inverse du précédent. Dans ces expériences les métaux assemblés, avons-nous dit, doivent être hétérogènes. Ici le mot hétérogène est pris dans son

acception la plus étendue, car môme en réunissant des métaux âe même nature, quandi*un d'eux a éprouvé quelques modifications physiques dans -sa structure moléculaire, le

Fig. 26.

courant peut se développer. Magnus a montré que, dans les cas où les deux métaux réunis diffèrent seulement par les dimensions de leurs sections, on n obtenait aucun effet électrique; donc, i® le mouvement qui constitue ce courant se distingue de celui qui constitue la chaleur; S^si la conductibilité des diverses substances mélalliquos exerce quelque influence sur les phénomènes, elle n'en est pas la cause efficiente, puisque une augmentation de la section, qui rend la conductibilité plus grande, n'est pas une condition suffisante pour le développement d'un courant thermo-électrique. Du reste, on arrive à la môme conclusion en considérant que, dans le cas des métaux dissemblables, le courant ne marche pas toujours vers le meilleur conducteur ; il est donc nécessaire de rattacher la véritable cause du phénomène aux conditions de la structure même des corps.

La direction du flux varie avec la nature des métaux ; avec quelques-uns, le courant se dirige de lu partie chaude i la partie froide (ex. : Tantimoine); dans d'autres, il

marche en sens inverse (ex. : bismuth). De plus, le sens du mouvement électrique ne reste pas constant, même entre métaux semblables, si ces derniers présentent des différences de structure intérieure suivant la direction des plans de clivage, au cas où ils sont cristallisés, etc. Sien prend un barreau de bismuth .obtenu par fusion dans un moule dont le trou de coulée correspondait au centre du barreau, lequel point est placé entre deux clivages opposés, les deux moitiés du métal donnent un courant de sens contraire, et au niveau de la masselotte, il y a un point neutre (Svamberg)*.

Enfin l'intensité de Faction électrique dépend de la direction relative des plans de clivage propres aux deux métaux ; ainsi deux morceaux de bismuth, taillés suivant des faces plus ou moins inclinées sur les plans de clivage naturels, étant assemblés, le courant minimum se développe lorsque les plans de clivage sont parallèles entre eux, et le courant maximum lorsqu'ils se coupent à angle droit, de telle sorte que la ligne axiale de l'un corresponde à la ligne équatoriale de l'autre^. Suivant Matteuci, dans les barres à clivage axial, le courant marche de la région chaude à celle qui est froide, et vice vet'sa dans celles à clivage équatorial. Dans le fer, le magnétisme suffit pour déterminer le sens du courant.

Toutes les substances peuvent donner lieu à des manifestations électriques quand on leur a fait éprouver une modification moléculaire quelconque, soit en les comprimant, soit en les tordant ou en les étirant*. Dans les

* Svamberg, Comptes rendits de V Académie des 9cience$, Pari:, t. XXXI.

'^ Franz et de la Rive, Trailé de VéîeclricUé, t. III, p. 493.

' Voy. le grand travail de Thompson dans Phil. Transact,, 1856. ou FAectrodynamic qualities of metalSy p. 718. 11 établit que, dans le fer, le courant va du fer ordinaire au fer doux à traders la partie chaude.

métaux maintenus à Tétat de fusion, les courants thermoélectriques ne se développent pas (Hatteuci).

D'après cela, les conditions qui déterminent la marche du courant dans un sens ou dans un autre, dépendent exclusivement de l'état physique du corps et de la distribution intérieure de ses molécules. Or cette distribution varie dans une même substance sous Taction de la chaleur. Nous avons dit précédemment que les axes des cristaux diaphanes peuvent changer de position; ainsi, dans quelques formes voisines du cube, aune certaine température, Taxe est la plus petite diagonale, et à une autre il est dirigé suivant la plus grande. Pour les substances métalliques la même chose a lieu certainement dans des limites beaucoup plus étendues, et cela nous permet d'expliquer le renversement de courant que Ton observe dans certains métaux : par exemple, le fer et le platine présentent un renversement de courant à la température de 380® (Becquerel).

L'intensité et la tension des courants thermo-électriques est de beaucoup inférieure à celle des courants électrochimiques : résultat facile à prévoir, vu la très-grande conductibilité des éléments. On a reconnu que i 50 couples de cuivre et bismuth équivalent à peine à un seul couple Daniell. Ces courants ne sont donc pas capables de surmonter la moindre résistance; aussi ne sortent-ils pas du système de corps au milieu duquel ils ont pris naissance; il se produit alors dans l'intérieur des métaux certaines pulsations électriques comparables aux mouvements de répercussion ou de remous que présentent les liquides renfermés dans des vases clos, avec des galvanomètres ordinaires, il est impossible de reconnaître la présence de ces mouvements électriques. Nous verrons plus tard d'autres exemples de courants intérieurs : qu'il nous suffise de dire pour le moment que ces courants permettent d'expliquer les phénomènes répulsifs d'origine calorifique'

DE L'ËLEGTRICITË.

présentés par les cristaui de bismulli et de quelques antres corps sous l'influence du magnétisme. Cette question sera traitée dans tous ses détails en temps convenable.

La découveile des courants a permis de construire le tliermo- multiplies leur (fi^. 27), instrument qui pennrt d évaluer les températures avec une délicatesse inûniment supérieure à celle de tous les tliermoscupea uitirieurement connus. D'un autre cAté, l'élude de ces pbè-

nl les rajons d'un même faisceiu ciiori- C — SI, n, BorneD giettaal l( pile en c«iD- — G, Galvanomètre indiquU)! la préKKt

nomèiies a montré que, dans toutes les substances, l'a. lion d'une source calorifique quelconque détermine non-seukment le moutiement thermique, mais encore im aittre moit de mouvement qm, lorsque les conditions sont cotiveîia^ei, se traduit sous la forme de flux électrique extérieur, viait qui, dans tous les cas, s'établit dans l'intérieur de la «^ slajwe elle-même. Si le flux électrique prend telle direcltoo et non toute aulre, cela tient évidemment à ce que 11

structure intérieure du milieu n'est pas la même dans les divers sens. Cette structure intime dépend immédiatement de la condition de la matière nommée arrangement moléculaire, expression de pure convention, ne roublions pas, car jusqu'à présent nous ignorons complètement en quoi consiste le fait physique qu'elle repiésente.

Une pile thermo-électrique, fonctionnant sous l'influence d*une radiation calorifique, nous donne l'exemple d'un inoaYement vibratoire de l'éthor qui, s'il traversait un mj^rifs diaphane, se propagerait par une suite d'ondes Iranswnles, tandis que, dans le câs considéré, en se communiquant aux métaux de la pile, il s'est transformé au moins partiellement en courant longitudinal. Cette simple expérience nous montre de la manière la plus saisissante quelle part d'action revient à l'éther dans le développement du courant électrique. En effet, supposons un mouvement quelconque communiqué à un corps, la matière pondérable, comme la matière impondérable intramolèculaire sont mises enbran!edu mêmecoup; et le mouvement est transmis soit par l'éther, soit par la matière peinante : s'il y a mouvement de l'éther, ce milieu peut vibrer transversalement ou présenter un mouvement ondulatoire longitudinal, car il est capable de ces deux modes de mouvement ; mais Topacité des métaux nous apprend que les vibrations transversales y sont impossibles ; donc seules les ondes longitudinales pourront se développer. Si, au contraire, Ton dit que la force vive de la vibration incidente se communique toute entière à la matière pondérable, la conclusion précédente n'est pas invahdée, car l'éther recevra nécessairement une certaine quantité de la force vive qui anime les molécules de la matière grossière, ces dernières ne pouvant vibrer sans déterminer une certaine agitation du milieu qui les enviroime. De quelque façon que l'on se représente le mouvement oscil-

laloire de l'éther intérieur, on est forcé d*adinettre un accroissement de Tamplilude des excursions moléculaires, et lorsque les vibrations exagérées des molécules dépassent les limites des forces élastiques*, elles se trouvent dans le cas des ondes rompues, c'est-à-dire, donnent naissance à un véritable transport. Il se forme alors un flux dirigé dans tel ou tel sens, suivant la structure du conducteur an sein du([uel naît le courant. Donc, ce que nous nommons courant électrique est un mouvement auquel participent la matière pesante et Téther.

Jusqu'ici nous ne nous sommes pas prononcé sur la nature du courant, et nous n'avons pas opté en faveur de Tune ou de Vautre des deux hypothèses rivales, dont Tune regarde le courant comme un flux de matière pondérable extrêmement atténuée, et dont l'autre fait du courant un simple mouvement de Téther interposé entre les molécules de tous les corps. Hais Texamen des phénomènes thermo-électriques nous permet d'asseoir notre opinion. Dans ces expériences, nous voyons une simple vibration lumineuse engendrer un courant; or il est difficile d'admettre qu'elle ait une puissance assez grande pour désagréger la matière pesante et la lancer à travers un fil conducteur malgré les résistances de tout genre qui s'opposent au transport. Aussi, à notre avis, la manière la plus rationnelle d'expliquer les choses consiste à dire que : Le cmrant électrique est un mouvement de la matière impondérable au sein de la matière pondérable, et que dans m grand 7îombre de cas le flux de matière éthéree entraîne avec lui les molécules pesantes elles mêmes. Ce courant se produit toutes les fois que dans la vibration moléculaire la limite d'élasticité est dépassée, ce qui dans les métaux arrive plus facilement que dans les corps diaphanes.

* Les forces élastiques sont ici entendues comme nous Tavons eipliqué, d'après Lamé, dans le deuxième livre de cet ouYrage.

Dans le chapitre précédent, nous objections à ceux qui professent la matérialité du flux électrique que jamais on n'a surpris sur le trajet du courant des traces de pénétration de la matière, et que les rhéophores d'une pile, ni à leurs extrémités, ni dans leur partie moyenne, ne subissent de changement dans leur composition chimique, de sorte que si un transport de matière pondérable a lieu réellement, cela suppose à la matière une condition et des propriétés complètement différentes de celles propres à la matière pesante ordinaire : alors elle n*est autre que Téther. Hais cette atténuation de la matière n'est pas démontrée par l'observation. Car Texpérience prouve que, dans ces phénomènes de transport, les substances conservent leur nature chimique. Il faut donc reconnaître que, dans les cas où la matière pondérable est détachée et transportée mécani([uement par l'impondérable, les vues exposées ci-dessus permettent d'expliquer sans difflcultés sérieuses comment une action dynamique aussi faible qu'une vibration lumineuse est capable de rompre l'équilibre de la matière impondérable et de la chasser dans le circuit irïterpolaire. En un mot, dans ce cas, le problème est le même que celui qui consiste à expliquer le développement d'un courant qui prend naissance par une très-faible action mécanique comme on le voit, lorsque retournant bout pour bout un morceau de fer doux devant un aimant, un courant assez énergique se développe aussitôt. Comment croire que des actions mécaniques aussi peu intenses suffisent à séparer les molécules matérielles les unes des autres et à les lancer au travers d'un conducteur? Toute complication disparaît en faisant du courant un mouvement de la matière impondérable.

Nous pouvons citer, à l'appui de nos conclusions, certains faits analogues faciles à observer pendant la propagation des sons. Les vibrations sonores s'accomplissent

588 DE L'ÉLECTRÎCITÉ.

ordinairement de manière à ne pas dépasser les limites d'élasticité de Tair. Mais dans les violentes explosions, il se fait quelque chose qui ressemble à un véritable transport de la masse aérienne. On s'explique ainsi la propriété que possèdent la poudre et la nitroglycérine de lancer les corps au loin avec une extrême puissance. Dans le cas où le phénomène a une moindre intensité, lors de la détonation d'un pistolet par exemple, M. Regnault a constaté au début l'existence d'un véritable mouvement de translation, d'autant plus prononcé que l'explosion était plus violente.

On a reconnu également que la vitesse augmentait lorsque les sons étaient fort intenses, et lorsqu'on était voisin du centre d'ébranlement, qu'au contraire, elle présentait un ralentissement sensible dans les conditions inverses.

Enfin la propagation des mouvements au sein de Teau nous offre des exemples encore plus palpables. Tel est le brisement des vagues de la mer, où le mouvement d'oscillation donne naissance à des courants de transport assez énergiques.

Mais l'agitation communiquée à l'éther n'est pas la seule considération à faire valoir pour expliquer la genèse du courant, il en est encore une autre.

Considérant l'extrême mobilité de l'éther au sein des bons conducteurs, on admet que cet impondérable doit être dilatable à un certain degré. L'éther est, en définitive une matière, et ses atomes n'échappent pas aux lois générales du mouvement, aucune différence de nature ne les sépare de ceux de la matière sensible ; probablement lé premiers sont isolés et libres, tandis que les autres sont formés de plusieurs atomes simples. Supposons que l'agitation intérieure du milieu vienne à s'accroître, les atomes oscilleront suivant les courbes plus étendues, ils s'écarteront donc les uns des autres, d'où une véritable dilatation.

Cette augmentation de volume donnera forcément naissance à un transport d'èther, en d'autres termes à un courant. Ainsi tout s'explique sans qu'il soit nécessaire de supposer l'éther compressible, il suffit de le regarder comme un fluide ayant toutes les propriétés afférentes à cet état. 11 est bien entendu que cette mobilité de Téther appartient exclusivement aux corps bons conducteurs, et ne se rencontre jamais dans les substances isolantes.

L'hypothèse de la dilatabilité de l'éther n'est pas nouvelle; elle s'est imposée d'elle-même pour ainsi dire aux observateurs. Il est facile de voir comment tous les moyens dont nous disposons pour transformer la force vive moléculaire et la faire travailler, se réduisent à deux : la dilatation dfi la matière, spécialement des gaz, et le courant électrique. Dans le premier cas, lorsqu'on se sert d'une vapeur ou d'un gaz, tout se ramène à établir à Taide de la dilatation un courant matériel de fluide, qui véritable véhicule de la force vive, l'absorbe en un point de son trajet pour la dépenser en un autre. Or, l'électricité agit de même, elle transporte la force vive moléculaire d'une section du circuit à une autre. N'avons-nous pas vu, en effet, que toutes les lois de l'écoulement des fluides conviennent à la ligne d'action de la force électrique, et que tous les phénomènes observés ne peuvent être expliqués en supposant une simple vibration longitudinale constituée par de petites oscillations analogues à celles du son. Hais dans les courants thermiques, aussi bien que dans ceux d'origine magnétique, le fluide en mouvement est 'il exclusivement formé par les particules de la matière pondérable, conservant toutes leurs propriétés caractéristiques? Les expériences faites à ce sujet disent le contraire; reste donc l'hypothèse d'un flux de matière impondérable.

On nous objectera peut-être que si, dans un tube de Gassiot, un léger échauffement de la potasse vaporise une

quantité de matière assez grande pour livrer passage au courant, de même, sous l'influence d'une faible élévation de température, les molécules d'un métal s'atténuent considérablement et fonl irruption dans l'épaisseur du conducteur. La dissemblance entre ces deux ordres de phénomènes est palpable. Dans les tubes de Gassiot, rélévation de température du verre, a vaporisé un peu de potasse ou d'acide, et les vapeurs transmettent le courant, mais l'action calorifique n'a pas engendré le courant, donc celui-ci a une autre origine. Deuxièmement, à l'intérieur de ces tubes la diffusion s'opère dans le vide ; au contraire, dans les conditions que suppose l'hypothèse actuellement en discussion, il faut que les atomes matériels pénètrent les métaux et autres corps fort compactes qui, tout poreux qu'on les suppose, sont néanmoins des milieux résistants; et cependant, autre impossibilité, ces conducteurs résistants seraient traversés par le courant avec la vitesse prodigieuse de plusieurs milliers de lieues par seconde. Mais, dira-t-on, nous admettons que la chaleur détermine un déplacement des seules parties matérielles nommées atomes élémentaires; alors l'objection ne porte plus, car ces parties ne sont autres que les atomes éthérés. Donc, par voie d'exclusion, il reste prouvé, autant que faire se peut, que le courant est le flux de la matière éthérée renfermée dans tous les corps et nécessaire à leur constitution.

Nous trouvons un solide argument en faveur de nos idées dans le fait remarquable que les corps conducteurs du courant, sont précisément ceux au milieu desquels s'éteignent los mouvements vibratoires transversaux (les cas de déromposition étant exceptés) ; si bien que les corps se partagent en deux classes : !•* les diaphanes, au sein desquels l'élher peut vibrer ; 2° les métalliques dont l'élher intérieur n'entre jamais directement en vibration lumineuse, de telle sorte que lorsqu'il est mis eu mouvement l'agitation lui est communiquée par la matière pondérable

DE LlLECTRlQTÉ DÉGAGÉE PAR LA CHALEUR. 391

dont l'excitation préalable est indispensable. Car remarquons-le bien, l'existence de l'éther dans les métaux ne peut être mise en doute, puisqu'ils deviennent réellement transparents, lorsqu'ils sont amenés à l'état de feuilles très-minces ; donc si dans leur condition ordinaire ils sont opaques, cela tient seulement à ce que le mouvement transversal des ondes lumineuses ne peut se propager; peut-être précisément à cause de l'extrême mobilité du milieu lui-même. En effet, nous avons vu que la structure des métaux permet aux molécules pesantes de se déplacer facilement, et il est absurde de prétendre que l'éther iiilramolèculaire ne puisse jouir de cette même mobilité. Il n'est donc pas irrationnel d'admettre la possibilité d'un mouvement longtitudinal de Tèther dans les corps conducteurs et son impossibilité dans les isolants ; ces derniers laisseraient par contre passer exclusivement les vibrations transversales. Les deux genres de mouvements peuvent avoir une origine commune, mais leur mode de propagation est dissemblable, car vibrer n'est pas couler. Considérés sous un autre point de vue, ces deux mouvements présentent encore des différences caractéristiques : le premier est réversible, et l'autre ne l'est pas. Les vibrations, sauf le cas de réflexion, ne reviennent jamais en arrière ; un flux, au contraire, peut rétrograder, or nous citerons bientôt des exemples de véritables phénomènes de reflux dans le courant électrique. Le sens d'un courant est tantôt négatif, tantôt positif, et les effets observés varient avec le sens du mouvement : dans les mouvements vibratoires, il n*en est jamais ainsi.

Si la lumière consiste exclusivement en oscillations des atomes éthérés, sans aucune espèce de translation, ainsi que nous l'avons indiqué en parlant de la polarisation des rayons lumineux, les choses se comprennent encore mieux, et en admettant l'éther en équihbre, stable dans les corps diaphanes et instable dans les corps

opaques, on commence à reconnaître pourquoi les uns permettent la transmission des vibrations, et les autres, celle des courants. Grâce à cette hypothèse, une liaison remarquable apparaît entre les propriétés optiques et les manifestations électriques des corps, et d'autre part nous entrevoyons une certaine relation entre ces mêmes propriétés optiques et celles d'ordre chimique. En effet, deux corps étant mis en contact, Taction chimique rompt l'équilibre de Téther intérieur, d'où, comme premier effet, apparition d*une certaine tension électrique à la surface des corps, puis, comme effet ultérieur, développement d'un courant. La chaleur agit d'une façon analogue, mais alors l'équilibre de l'éther est troublé par un effet d'expansion. En résumé, mieux que toutes les autres suppositions proposées pour atteindre le même but, celle qui regarde le courant comme un flux de matière impondérable, nous permet d'expliquer un très-grand nombre de faits, en même temps qu'elle établit un lien entre les propriétés les plus opposées m apparence. L'éther n'est plus un fluide destiné exclusivement à engendrer la lumière par ses vibrations; le cadre de l'hypothèse s'agrandit, et nous permet d'embrasser, dans une théorie simple et rationnelle, l'ensemble des phénomènes de la nature.

Envisagées de la sorte, les actions thermo-électriques sont relativement à l'éther des effets homologues de ceux produits par l'action de la chaleur sur une masse fluide

renfermée dans un vase avant y; c ses diverses parties à des températures inégales. Supposons un cylindre horizontal de section ^ constante renfermant un liquide Fig. 28. chauffé en A et refroidi en C

(fig. 28). Par effet de dilatation des mouvements se développent au sein de la masse dans tous les sens, mais si nous imaginons en B et D une dislpo-

DE L'ËLECTRICITË DÈGAGË<'. PAR LA CIIAIF-Un. ;91 sition mécanique quelconque, valviilaire ou autre, lelle qu'au point B le niouTi'inent soil seulement possible Je A en C, et au point D, de C vers A, éviitemment im courant s'établira dans le sens ABCD et circulera aussi longtemps que durera l'application de )a chaleur sans jamais changer lie direction.

Les conditions toutes théoriques de celle expérience sont en réalité celles du thermosiphon el de plusieurs machines à vapeur dans lesquelles la même eau revient sans cesse dans la chaudière après s'étro condensée dans un rëTrigérant ferme.

Imaginons mainlenant un cadre rectangulaire Torraé de métaux hëlërogènes, chauffé en A el refroidi en B, ne reproduirons-nous pas sous uue autre forme le système précédent; seuleinenl ici ce n'est point un liquide que entrera en mouvement, mais l'élhcr logâ dans les intervalles des atomes métalliques (flg. 29) . da chaleur trouble l'équilibre des atmosphères élhérées distribuées autour des molécules matérielles, un courant prend naissance et s'établit dans le sens de la moindre résistance.

Dans notre cylindre, les soupapes déterminaient le sens du mouvement circulatoire à l'intérieur des métaux ; la structure moléculaire remplira les mêmes fonctions en laissant les molécules plus mobiles dans tel sens que dans tel antre.

On se demandera certainement en quoi consiste cet arrangement moléailaire, et comment, an point de vue

59 i DE L'ÉLECTRICITÉ.

mécanique, on peut s'expliquer son influence sur les mouvements de Téther.

Pour donner à nos idées une forme palpable, nous emprunterons aux enfants un de leurs jouets favoris ; l'exemple, pour être familier, n'en sera pas moins instructif. Chacun de nous connail la récréation enfantine qui consiste à construire un petit moulin avec quelques plumes fixées sur le contour d*une rondelle de bois, mobile autour de son centre, ayant soin de donner à chacune des ailettes une inclinaison convenable. En un mot, on forme une véritable hélice dexlrorsum ou sinistrorsum, suivant la direction que Ton donne aux bras du moulin. Cela posé, supposons un nombre pair d'hélices de ce genre distribuées uniformément le long d un même axe ; mais sur une moitié de la longueur de l'axe les hélices sont dextrorsum, et sur Tautre elles sont sinistrorsum. En exposant cet appareil à un vent léger, toutes les hélices se mettront en rotation, seulement une moitié tournera dans un certain sens et l'autre en sens opposé. De telle sorte que si nous les supposons renfermées dans un tube au travers duquel nous pouvons faire passer un courant d'air, les ailettes opposeront une certaine résistance au mouvement de la masse gazeuse, et cette résistance sera la même, quelle que soit des deux ouvertures terminales du tube celle qui reçoit le courant. Mais supposons les hélices toutes de même nature et, de plus, imaginons qu'elles ne puissent tourner que dans une seule direction ou bien encore que, par un mécanisme particulier, elles soient animées d'un mouvement de rotation propre dans un sens déterminé. Évidemment la facilité avec laquelle nous pourrons lancer un courant d'air suivant Taxe de notre cylindre ne sera pas la même en introduisant le gaz par une extrémité ou par l'autre, la résistance sera maximum lorsque le mouvement du flux gazeux contrariera la rotation des hélices, et minimum dans le cas contraire.

La comparaison à laquelle nous avons eu recours est fondée sur un jeu d'enfant, et cependant elle mérite d'être prise en considération, caria nature travaille toujours de même et suit constamment les mêmes lois dans les phénomènes les plus compliqués de notre existence et dans nos récréations les moins sérieuses.

Inutile de faire ressortir les analogies entre les faits que nous venons de signaler et ceux que nous nous proposons d'éclaircir; le lecteur nous a devancé. Dans les corps solides les molécules sont diversement conformées, et, à cause de cela, leurs moments d'inertie sont inégaux. La facilité avec laquelle elles entreront en rotation dépend du sens de ce mouvement. De plus, les molécules des corps cristallisés étant orientées dans une direction fixe, la résistance qu'elles présenteront à la propagation d'un flux envahissant le milieu solide, varie avec la direction du courant. Les corps sont-ils amorphes? La nonhomogénéiié de la masse, la condensation inégale des molécules dans les divers sens, expliquent suffisamment pourquoi, suivant une direction donnée, le courant est plus difficilement transmis que suivant toute autre. En outre, les molécules étant en rotation leurs axes présentent nécessairement une orientation plus ou moins régulière.

Lorsque nous avons étudié les corps diaphanes cristallisés, nous avons vu combien était grande l'infiuence sur leurs propriétés de tous les éléments ayant une relation quelconque avec la structure cristalline; il est donc naturel de croire qu'il en est de même pour les substances métalliques. Supposons que deux métaux étant mis en contact, on vienne, par l'action de la chaleur, h troubler l'é* quilibre de l'éther interstitiel. Toutes les molécules matérielles ne céderont pas avec une égale facilité aufluxéthéré qui se développe progressivement, et le courant rencon-» trant une moindre résistance dans un certain sens, la

circulation électrique prendra une direction parfaitement définie.

Lorsque Tagitation extérieure devient assez puissante pour se propager au loin et donner naissance à un courant intérieur, si ce dernier rencontre un système moléculaire en rotation dirigé de telle façon que son mouvement soit conirarié par le flux éthéré, la vitesse des molécules sera tout d*abord diminuée, puis elle pourra changer de signe. En môme temps la force vive du courant et la vibriition moléculaire de la masse traversée éprouvent un notable affaiblissement. Donc quelquefois un courant pourra abaisser la température naturelle des molécules, lorsque sa direction se trouvera être contraire à celle de leurs rotations.

Telle est assurément Texplication d'un fait remarquable découvert par Peltier : il a constaté que le même courant échauffe un fil en le traversant dans un sens, et le refroidit lorsqu'il marche en sens opposé; dans la seconde partie de l'expérience, la force vive du courant est employée à détruire et à renverser les mouvements rolatoires des molécules du métal. Le fait que nous rappelons ici est comparable à celui des interférences, mais le principe en est tout différent. Pour faire descendre la température au-dessous de celle ambiante, il faut employer des courants de faible tension, circonstance qui confirme l'explication précédente. Avec des courants énergiques, quelle qu'en soit la direction, on observe un effet thermométrique positif, mais il ne consen*e pas la même valeur. Par exemple, avec un courant passant du fer au zinc, la température atteint 50'; la propagation se fait-elle du zinc au fer, le thermomètre tombe à 15<^; lorsque le courant passe du bismuth au cuivre, on a une variation thermométrique de — 4', et de 50° pour la direction contraire. Tous les métaux donnent lieu à des phénomènes du même genre; mais eu

employant un barreau de bismuth, d'antimoine, le refroi> dissement est très-marqué : il atteint 20*^.

Les courants thermo-électriques des métaux ont commp corrélatifs les effets de tension qui se manifestent sous l'action de la chaleur dans les cristaux électriques, tels qw la tourmaline, la boracite, la topaze, le sucre, etc. Nous rappellerons succinctement ces expériences, car elles confimient notre dire, à savoir que la direction du mouvement électrique dépend de la condition moléculaire. Les cristaux thermo-électriques proprement dits présentent simultanément les deux états électriques opposés, et ils sont tous d'une telle configuration, que leurs extrémités ou pôles présentent des formes dissemblables. Les cristaux parfaitement symétriques et égaux dans toutes leurs parties ne donnent qu'une seule espèce d'électricité (Pianciani), probablement due à des actions chimiques ou à l'évaporation.

Cette dyssymétrie dans la forme nous apprend que la distribution de l'éther à l'intérieur des cristaux n'est pas égale dans tous les sens. Telle a été déjà notre conclusion lorsque, étudiant Toptique, nous avons vu le plan de polarisation dans le quartz tourner à droite ou à gauche, suivant la direction des faces plagiédriques.

La distribution inégale de la matière pesante dans la masse du cristal contribue puissamment à imprimer une direction définie au mouvement des atomes éthérés, après la rupture de leur équilibre. Dans les cristaux et dans les m^ux la non-homogénéité de structure agit de même, d'où cette règle générale : Les causes qui déterminent les courants dans les me'taux produisent la tension électrique iur les corps isolants.

Par une étude plus attentive des formes cristallines, on apprendra à reconnaître quels sont les divers éléments du problème, pourquoi avec certains cristaux le courant marche de la partie chaude à la partie froide, tandis que,

avec d'autres, la direction est contraire. En un mot, il reste à faire au sujet des substances électriques par la chaleur le travail qui a été si heureusement poursuivi en optique sur les cristaux diaphanes. Déjà quelques faits intéressants sont acquis à la science. Récemment encore on croyait que le bismuth cristallisait en cubes, et il était fort difficile de comprendre comment il pouvait présenter une structure irrégulière. Il est démontré aujourd'hui que la forme cristalline de ce métal est un rhomboèdre très-voisin du cube ; dès lors le développement des courants d'origine calorifique se comprend, car toutes les conditions physiques qui déterminent une inclinaison du clivage dans un certain sens, contribuent à mettre Téther intérieur en mouvement suivant une direction définie.

Dans un cristal isolant, l'agitation de Téther est en rapport intime avec les phases du mouvement moléculaire thermique; par conséquent, elle subit de grandes variations selon que la température est en période d'augmentation ou de dëcroissement, si bien qu'à une même extrémité l'état électrique du cristal change de signe quand, au lieu de s'élever, la température s'abaisse.

Les propriétés de la tourmaline vérifient cette induction. Cette pierre prend effectivement une électricité différente selon que sa température monte ou descend. Au nioraent où s'effectue le changement de signe électrique, le cristal semble naturel ; mais on saisit facilement toute la différence entre un tel état neutre et celui qui est l'indice d'une absence complète de modifications intérieures. On aurait donc grand tort déjuger de l'état naturel absolu des corps isolants d'après leur neutralité apparente.

Les phéiioraèiies de tension que manifestent les cristaux thermo^lectriques présentent sous certains rapports dé. troites analogies avec ceux que nous observons dans les électro-moteurs chimiques. Les deux pôles d'une pile sont, avons-nous dit, électrisés contrairement lorsque le circuit

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n'est pas fermé, et le courant prend naissance aussitôt après la réunion des pôles. La seule différence, c'est que nous n'avons pas dans un cristal la faculté d'établir ou non le courant, car le cristal est par sa nature conducteur ou isolant.

En résumé, les systèmes formés de substances électrisables par la chaleur sont de véritables électro-moteurs thermiques, de même que les piles voltaîques ordinaires sont des électro-moteurs chimiques. Dans les premiers, le mouvement électrique résulte de l'agitation de l'éther, de son déplacement produit par le mouvement vibratoire qni excède les limites de Télasticité du fluide et peutêtre encore de sa dilatation; dans les autres, il prend naissance par suite de la distribution de Téther en nouvelles atmosphères moléculaires au moment où les deux corps en présence, réunissant leurs molécules, forment un«ouveau composé. De plus, considérant que dans toute genèse de courant la chaleur prend une part considérable au phénomène, il nous semble indispensable d'admettre que même dans les courants d'origine chimique, le flux est dû en très-grande partie à ces vibrations excessives qui sont la source de la rupture de l'équilibre et, par suite, de la translation de l'éther. Le sens des courants thermo-électriques dépend de la structure des circuits en vertu de laquelle ceux-ci livrent passage à Téther dans telle direction plus facilement que dans telle autre, et à celte inégalité de résistance intérieure ne sont point étrangers les mouvements rotatoires des molécules dont l'orientation est variable comme nous le prouvent les diverses figures des cristaux. Dans le cas des courants chimiques, le sens du mouvement semble dépendre principalement de la quantité différente d'éther qui constitue l'atmosphère enveloppant chacune des molécules du conducteur.

La tension statique des cristaux ne suppose pas une translation de matière pondérable ; elle s'effectue par un

simple déplacement de Téther s'élablissant de molécule à molécule en lout comparable à Tinduction des corps isolants. D'où ces deux conséquences :

i ^ Dans les mauvais conducteurs le mouvement de transport de Téther est impossible, ce fluide ne pouvant circuler librement comme il le fait flans les métaux. Il résulte de cela que le principe fondamental de Tègalité de la pression de Téther dans tous les sens à l'intérieur des corps ne peut plus être admis ; il faut supposer que dans les couches successives du milieu les atomes éprouvent un très -léger déplacement; tous ces mouvements locaux et très-petits donnent une résultante finie à l'extérieur, laquelle constitue la tension électrique. Cette tension ne peut guère se résoudre autrement qu'en une vibration plus énergique, et une augmentation ou une diminution de la deni^té de Téther qui reste dans le corps.

2"" Quand un cristal s'électrise, on ne peut affirmer que lu tension soit prjoduite par un changement d'équilibre de la matière pondérable du solide; ce défaut de certitude est favorable à nos idées sur la nature éthérée du courant, car il nous autorise à penser que, dans le développement d'un courant électrique au sein d'un bon conducteur, il y a autre chose que la mise en mouvement de la matière grossière. Ce transport peut exister, à la vérité, mais seulement lorsque des nlolécules sont détachées par la violence du flux éthéré. Les choses étant envisagées de la sorte, tous les phénomènes deviennent explicables; tandis qu'au contraire, dans la plupart des cas, l'esprit se refuse à admettre un flux de molécules pesantes. Est-il possible en effet de donner une telle origine au courant lorsqu'on voit, par exemple, les courants thermoélectriques excités par une simple vibration lumineuse, et les courants magnéto-électriques produits par le seul renversement d'un aimant. Inutile d'ajouter que l'on n'a jamais constaté les moindres traces de transport molécu-

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laire dans les conducteurs traversés par ces courants. Le courant ne traverse ni le vide ni les milieux diaphanes, ou du moins dans ceux-ci le courant ne passe qu*avec la plus grande difficulté et en les décomposant partiellement. Pendant longtemps cette faculté isolante du vide s'est présentée à nous comme une sérieuse difficulté, et cependant elle est bien scion la nature des choses. En effet, ce que nous appelons vide n'est que Téther homogène, et dans une masse fluide de densité partout uniforme un courant ne peut prendre naissance : supposons un ébranlement de la masse en un point quelconque de son étendue, il produira une vibration rayonnante s'étendant de tous côtés, mais jamais un courant, qui suppose essentiellement une variation relative de densité ou de pression dans les diverses parties du fluide. Etablissons donc deux classes de milieux : les uns admettent de préférence les mouvements transversaux de l'éther, les autres se laissent traverser principalement par les mouvements longitudinaux.

Concluons : le courant est un mouvement de translation de la matière impondérable s'effectuant au travers de la matière pondérable dont quelques molécules sont parfois entraînées par le flux éthéré.

Les choses é4ant entendues de la sorte, nous dirons souvent et avec justesse courant éthéré au lieu de courant électrique; néanmoins, conformément aux remarques faites dans le livre I, chap. ii, le mot électricité sera conservé, et ce ne sera pas sans avantages. Ne savons* nous pas que la pression barométrique, le son, le vent, sont des modes de mouvement propres à un même fluide, l'air, et qu'il est cependant fort utile de donner à chacun de ces phénomènes un nom spécial; de même il est convenable de continuer à distinguer Téther à l'état de tension de l'éther à l'état de courant, en maintenant

les anciennes dénominations. Déjà au sujet des vibrations transversales de Téther, ces réflexions nous avaient arrêté quelques instants, et nous avions reconnu l'utilité des deux termes : radiations calorifiques et radiations lumineuses, employés concurremment, chacun ayant une acception différente.