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MERVEILLES DE LA SCIENCE
par une lame de cuivre enroulée en spirale sur elle-même.
Telle est là pile de M. Callaud, qui est employée aujourd'hui avec succès dans plusieurs services télégraphiques, parmi lesquels nousciteronscelui du chemin de fer d'Orléans.
Dans la pile de M. Minotto, de Turin, les diaphragmes sont également supprimés.
Cette pile se compose d'un cylindre de cuivre, rempli de sulfate en poudre, et d'un manchon cylindrique de zinc. Le fond du hocal et les interstices entre le zinc et le cuivre d'une part, et la paroi du hocal et le zinc de l'autre, sont occupés par du sable. On amorce la pile en versant de l'eau sur le sahle et sur le sulfate.
Pile de Grove. — La pile de Grove est celle où l'on fait usage de deux liquides acides. La dissolution de sulfate de cuivre que renferme la cellule intérieure, dans la pile de Danicll, est remplacée ici par de l'acide azotique. C'est cet appareil qui, avec une modiiication sans importance, est aujourd'hui universellement employé dans les laboratoires et dans l'industrie sous le nom de pile de Bunsen. Voici comment l'inventeur fut amené à construire ce puissant et com- I électro-moteur.
Kig. M5. — Pile de Grove.
En 4839, M. Grove, chimiste anglais alors à ses débuts dans la science, cherchait à perfectionner la pile de Wollaston, en utilisant, au profit du dégagement électrique, toute la puissance d'oxydation dont le zinc était susceptible, tout en empêchant la pré-
cipitation du cuivre sur l'élément positif, c'est-à-dire sur le zinc, ce qui détermine, comme nous l avons dit plus haut, ce courant secondaire, cause principale de l'affaiblissement rapide des piles à un seul liquide. Une expérience des plus curieuses, et que nous allons rapporter, mil bientôt M. Grove à même de réaliser ses espérances.
Au moyen d'un peu de cire à cacheter, M. Grove mastiqua, au fond d'un petit vase de terre, la tète d'une pipe à fumer. Il versa dans l'intérieur de cette tète de pipe un peu d'acide azotique, et il introduisit de l'acide chlorhydrique dans le vase de verre extérieur. Deux feuilles d'or furent alors plongées dans l'acide chlorhydrique : elles y demeurèrent sans la moindre altération, et conservaient, au bout d'une heure, tout leur brillant métallique. Alors un fil d'or fut placé de manière qu'il touchât en même temps l'acide azotique et l'extrémité d'une des feuilles d'of. La feuille touchée fut immédiatement dissoute, tandis que l'autre ne fut pas attaquée, et le fil lui-même, qui était plongé dans l'acide azotique, n'avait subi aucune altération ; enfin, un galvanomètre, interposé entre deux lames plongeant dans les deux acides, dénota immédiatement la présence d'un courant excessivement énergique, dans lequel la lame dissoute représentait l'élément négatif, et la lame inattaquée l'élément positif.
Les conclusions que M. Grove déduisit de cette expérience furent :
1* Que de la réaction des deux acides l'un sur l'autre naissait un courant électrique qui, étant convenablement établi, pouvait opérer la décomposition chimique de cet acide ;
combinaison d'hydrogène et d'oxygène ayant pour résultat de désoxyder l'acide nitrique, et de laisser libre le chlore de l'acide chlorhydrique, lequel chlore, en se portant sur la lame négative, en opérait la dissolution ;
LA PILE DE VOLTA
3* Que l'eau acidulée avec de l'acide sulfurique, pouvant abandonner son hydrogène aussi facilement que l'acide chlorhydrique, pouvait être substituée à ce dernier acide dans l'expérience précédente, à la condition que la lame d'or négative fût remplacée par un métal facilement oxydable ;
4* Que le zinc étant le métal le plus électro-négatif qu'il y eût, son emploi comme élément négatif avec l'eau acidulée devait provoquer une réaction électrique beaucoup plus énergique ;
5° Que la lame d'or, plongée dans l'acide azotique, ne devant pas être attaquée et prenant la polarité de cet acide, pouvait être remplacée avec avantage par un corps conducteur inattaquable aux acides, tel que le platine et le charbon.
Ces conclusions furent le point de départ de la pile à deux acides, que M. Grove ne tarda pas à perfectionner, en y introduisant les vases poreux de terre demi-cuite, qu'il substitua, avec infiniment d'avantages, aux diaphragmes d'argile ou aux membranes de baudruche que l'on avait employés jusqu'à cette époque dans les piles à deux liquides.
M. Grove chercha ensuite à combiner de diverses manières les éléments de sa pile. Il avait, dans l'origine, placé les zincs dans le vase poreux, et le platine roulé en cylindre dans le vase extérieur où se trouvait l'acide nitrique ; mais il ne tarda pas à se convaincre que l'oxydation serait plus grande, et par conséquent, la quantité d'électricité dégagée plus considérable, en renversant cette disposition, et il plaça, depuis lors, les zincs en dehors des vases poreux et les lames de platine en dedans, en changeant bien entendu, de place les acides.
Voici maintenant la description de la pile de Grove. Ses dispositions, comme on va le voir, sont à peu près les mêmes que celles de la pile de Daniell.
Un couple de Grove se compose d'un vase
extérieur V de verre ou de faïence, rempli aux trois quarts d'eau acidulée par de l'acide sulfurique, dans lequel plonge un cyiindro de zinc Z, ouvert à ses deux bouts et fendu dans toute sa longueur, et d'un vase poreux D de terre perméable, qui contient de l'acide azotique ordinaire et dans lequel plonge une lame de platine P. Une tige métallique, fixée sur la lame de platine, porte un fil de cuivre qui représente le conducteur ou le pôle positif ; un autre fil métallique, fixé au zinc, représente le pôle négatif. Dans le couple de Grove, l'électricité marche du zinc au platine à travers les liquides et la cloison po-
Flg. 386. - Coupla de la plie de Gro?e.
Voici les réactions chimiques qui sont la cause productrice de l'électricité. Dès que les fils conducteurs représentant les pôles d'un couple de ce genre, sont mis en communication, l'eau se décompose dans le vase extérieur V (fig. 360). L'oxygène provenant de cette décomposition attaque le zinc et forme , grâce à l'acide sulfurique qui remplit ce vase, du sulfate de zinc. L'hydrogène, traversant la cloison poreuse D, vient réagir sur l'acide azotique dans ce vase D, et formant de l'eau avec une partie de l'oxygène de cet acide, il le ramène à l'état d'acide hypoazotique ou de bi-oxyde d'azote. Les deux courants électriques qui proviennent de i ette double action chimique, et qui résultent,
l'un de la décomposition de l'eau, l'autre de la décomposition de l'acide azotique, marchent dans le même sens, et par conséquent, loin de s'annuler réciproquement, ajoutent à leurs effets. Considérés dans le fll conducteur qui sert à réunir les deux pôles, ces deux courants marchent du charbon au zinc, c'està-dire que le pôle positif correspond au charbon et le pôle négatif au zinc. Comme, dans ces diverses réactions, il ne se forme aucun dépôt capable d'altérer le» surfaces métalliques ou de produire un courant secondaire opposé, le courant électrique conserve une intensité constante.
Le prix élevé du platine employé pour former le conducteur positif, est la seule cause qui ait empêché la pile de Grove de devenir d'un emploi très-général. Mais dès le jour où l'on eut l'idée de remplacer ce conducteur de platine par un petit bloc, convenablement taillé, de charbon provenant des cornues où se fait la distillation de la houille, pour la préparation du gaz, charbon qui constitue un conducteur excellent et très-économique, cet appareil est devenu d'un usage universel. Il a reçu dès lors le nom de pile de Bunsen, d'après l'opinion qui en a fait attribuer la découverte à M. Bunsen.
Pile de Bunsen. — Selon M. Du Moncel, qui s'est occupé d'éclaircir ce point intéressant de l'histoire des piles à deux acides, M. Grove avait songé, pendant les nombreux essais qu'il fit pour la construction de sa pile, à employer, au lieu du platine, le charbon de bois calciné et même le charbon des cornues de gaz, comme conducteur négatif de sa pile.
« Mais, dil M. Du Moncel, M. Grove, pensant que dans le inonde scientifique on n'apprécierait, comme étant véritablement en harmonie avec la science, que les électrodes de platine, ne parla jamais dans •es mémoires des électrodes de charbon. Quoi qu'il en soit, six mois après la découverte de M. Grove, c'est-à-dire vers la fin de 1839, on vendait, ches un opticien de Charing-Cross, i Londres, des piles à acides avec du charbon de cornue en guise d'électrode de platine, et ces piles n'étaient en aucun point différentes de ce qu'elles sont aujourd'hui. M. Coo-
per, en Angleterre, publia même en c« temps-là un long mémoire (qui est transcrit dans les Transactions philosophiques de la Société royale de Londres) pour démontrer l'importance des pt/« à charbon.
m Ce n'est qu'en 1843 que M. Bunsen, chimiste à Heidelberg, ignorant sans doute les travaux de MM. Grove et Cooper, proposa, comme amélioration économique des piles à acides, le charbon en guise d'électrode positive; et comme il en était resté à la première disposition des piles de M. Grove, il s'efforça de composer un charbon susceptible d'être moulé en cylindre. C'est ainsi qu'ont été construites jusqu'en 1849 toutes les piles a acides employées en France et en Allemagne. A cette époque, M. Archoreau, habile expérimentateur, eh changea la disposition, et sans s'en douter, mit en vogue les piles de Grove, telles qu'elles avaient été combinées dix ans auparavant à Londres (1). •
Ce point historique étant vidé, donnons la description du couple de Bunsen.
Le couple de Bunsen, ou couple à charbon, n'est autre chose que celui de Grove, dans lequel on a remplacé le conducteur de platine par un cylindre plein, taillé dans une masse de charbon de cornue de gaz, ou préparé directement en soumettant à la calcination, dans un moule de tôle, un mélange intime de coke ou de houille grasse, bien pulvérisé et fortement Lissé.
Chaque couple de la pile de Bunsen (fig. 367)
Pig. 807. - Couple de la pile de
se compose de quatre pièces rentrant les unes dans les autres : 1° un vase de faïence V
applications de MettrieUt,
(I) Dd Moncel, , Jt édition, t I", p.5T.
contenant de l'eau étendue de dix fois son poids d'acide sulfurique du commerce ; 2" une lame de zinc Z, enroulée cylindriquement et terminée par une tige de cuivre aplati, destinée à servir de conducteur négatif; 3' un vase D de terre dégourdie, perméable aux gaz, et contenant de l'acide azotique ordinaire du commerce; 4* un cylindre C formé de charbon calciné. Ce cylindre de , charbon est enveloppé, à sa partie supérieure, d'un anneau de cuivre sur lequel est soudée une tige aplatie, du même métal, destinée à servir de conducteur positif, ainsi que le montre la fig. 367.
Tous les agents chimiques employés dans la pile de Bunsen, n'étant autre chose que ceux qui servent dans la pile de Grove, l'explication chimique de ses effets est nécessairement la même.
Le couple est inactif quand la communication n'est pas établie entre les deux conducteurs ; mais, dès que le zinc et le charbon communiquent par un conducteur interpo- 'laire, l'action chimique s'établit. L'eau, dans laquelle la lame de zinc est immergée, est décomposée par ce métal; il y a formation de sulfate de zinc et dégagement d'hydrogène. Ce gaz, traversant le vase poreux, vient réagir sur l'acide azotique contenu dans ce vase, et le décompose en produisant de l'acide hypo-azotique ou du bi-oxyde d'azote, lequel se transforme au contact de l'air en acide hypo-azotique. Les deux courants électriques provenant de ces deux réactions vont dans le même sens, c'est-à-dire marchent du charbon au zinc à travers les liquides et la cloison poreuse. Le charbon C représente le pôle positif, et le zinc Z le pôle négatif de ce couple.
La pile de Bunsen se compose de la réunion d'un certain nombre de couples semblables au précédent. On établit la communication entre deux couples contigus, en faisant communiquer, au moyen de la petite
vis de pression que porte le charbon, la lame métallique fixée au cylindre de zinc avec celle du cylindre de charbon, comme le représente la figure 368.
Fig. Î6S. - Pile de Bun.en.
Le pôle positif de cet appareil se trouve au dernier cylindre de charbon C, et le pôle négatif au dernier cylindre de zinc Z.
La pile de Bunsen donne un courant d'une grande intensité ; sa puissance est supérieure à celle de la pile de Daniell. C'est ce qui la fait employer de préférence quand on veut obtenir des effets électriques d'une grande énergie. Mais comme il est impossible de maintenir les liquides à une composition normale, surtout dans la cellule intérieure qui contient l'acide azotique, le courant ne présente pas une intensité constante. Quand la pile commence à être en activité, le courant prend une marche ascensionnelle; ensuite il s'affaiblit graduellement. Cette pile, comme celle de Grove, a en outre l'inconvénient de répandre dans l'air des vapeurs d'acide hypo-azotique qui sont désagréables ou dangereuses pour l'opérateur, quand elle est composée d'un assez grand nombre de couples. La pile de Daniell doit donc être préférée à celle de Bunsen, pour les expériences de physique où l'on a besoin d'un courant électrique d'une intensité uniforme.
Nous dirons pourtant que la pile de Bunsen est aujourd'hui employée presque exclusivement dans les ateliers industriels pour la dorure, l'argenture ou le cuivrage des mo-
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taux, parce que l'on tienl plus, dans ces opérations manufacturières, à l'énergie du courant voltaïque qu'à sa parfaite régularité.
La pile de Bunsen a été modifiée de différentes manières, en vue d'obtenir un appareil d'un emploi commode et d'un fonctionnement régulier. M. Archereau met le zinc en dehors et le charbon en dedans; il emploie des poussières de charbou de cornue. Ces couples à charbon intérieur, sont plus puissants que les couples à charbon extérieur.
M. Marié-Davy a remplacé l'eau acidulée par de l'eau pure, et l'acide azotique par une pâte de sulfate de mercure, qui absorbe l'hydrogène, en mettant le mercure en liberté.
La ptie au sulfate de mercure est très-commode, parce qu'il n'y a qu'à remplacer l'eau qui s'évapore. Des expériences qui ont été faites sur plusieurs lignes télégraphiques, ont prouvé que 38 couples de la pile Marié-Davy remplaçaient avantageusement 60 couples de la pile Daniell. Aussi cette pile est-elle trèsfréquemment employée aujourd'hui. On en fait usage particulièrement pour les sonnettes électriques des appartements.
M. Duchemin remplace l'acide azotique
par une solution aqueuse de perchlorure de fer, et l'acide sulfurique par le chlorure de sodium (sel marin) ou par le sulfate de fer, à l'état de dissolution dans l'eau.
La figure 370 représente la pile à sel marin de M. Duchemin.
A, est une visen plomb fixée au charbon F, et qui par conséquent, représente le pôle positif; B, une autre visen plomb, fixée au zinc G et qui termine le pôle négatif. d,d est un support en gutta-percha. E, est une virole de plomb, qui sert à fixer le charbon sur le support. F, est le cylindre de charbon contenant le tout.
Fig. 370. — Pile i mu salée de M. Ducbemin.
Celte pile à tau salée a une grande constance, ce qui la rend très-propre au service des lignes télégraphiques. Elle offre, de plus, l'avantage d'être exempte d'odeur. Les lignes télégraphiques de la Suisse ont adopté cette nouvelle pile.
M. Duchemin a fait de sa découverte une application fort intéressante. 11 a montré qu'on peut prendre pour liquide de la pile, la mer. 11 suffit de jeter à la mer de petites piles, formées d'un cylindre de charbon et d'une plaque de zinc fixés sur un flotteur de liège, et qui dès lors forment de véritables bouées, pour obtenir un courant très-sensible.
LA PILE DE VOLTA
Si l'on réunit la bouée, par deux fils métalliques, à un carillon placé sur le rivage, le carillon commence immédiatement à tinter.
M. Duchemin fit cette expérience à Fécamp , au grand ébahissement des baigneurs.
Avec un petit nombre de ces éléments jetés à la mer, on pourrait donc envoyer des télégrammes le long des côtes.
Au mois d'août 1866, des expériences ont été faites à Cherbourg, par ordre du ministre de la marine, avec l&bouéeélectriquede M. Duchemin. Il s'agissait de taire servir le courant de la pile au nettoiement, ou à la préservation des coques de navires en fer et des blindages des frégates cuirassées. Ces expériences ont prouvé que l'on pouvait très -efficacement et très-économiquement appliquer la bouée électrique à cet emploi particulier.
Cen'estlà, d'ailleurs, qu'une première application, qui en présage beaucoup d'autres, de la belle idée qu'a eue M. Duchemin, de prendre un liquide aussi chimiquement actif que l'eau de la mer, pour l'agent excitateur de la pile. 11 est évident que cet appareil; petit de forme, est gros d'avenir.
