MESURES ÉLECTRIQUES

5. Pyromêfrc!) Le Cliatelier, à couple. - — Ce pyromètre est fondé sur la production de courants thermo-électriques dans une soudure réunissant deux métaux. On sait que, dans Un circuit composé de deux métaux différents, si Ton chauffe l'une des soudures,, l'autre étant maintenue froide, il nait un courant dontla force électro-motrice est fonction de la différence de température entre les deux soudures. Depuis longtemps on emploie ce procédé pour faire des thermomètres très sensibles, dans les recherches de physique. Le thermomètre de Melloni se compose d'une série de barreaux d'antimoine et de bismuth soudés ensemble et formant comme une sorte de serpentin. La moitié des soudures se présente sur une des faces de l'appareil et s'échauffe quand on expose cette face au rayonnement; l'autre moitié est placée de l'autre côté et reste à la température ordinaire : on fait donc naître dans le circuit autant de forces électro-motrices qu'il y a de paires de barreaux, et l'on peut mesurer des différences de température très faibles.

Dans les pyromètres métalliques, on n'a pas besoin de multiplier ainsi Teffet, parce que la température est beaucoup plus forte ; on emploie un seul couple formé par deux fils longs, de manière à reculer la soudure froide loin du fourneau.

On ne peut former le couple qu'avec des métaux très fusibles ; la plupart de ceux qui ont été essayés d'abord se prêtent mal h la pyrométrie, parce que la force électro-motrice est loin de varier proportionnellement à la température. La fonction qui lie ces deux éléments est en général du second degré. Il y a des co.uples dont le sens s'inverse à une certaine température : certains métaux ont des points singuliers et subissent à des températures déterminées une transformation qui change leurs propriétés thermo-électriques. Ainsi le couple formé par un fil de fer et un fil de nickel, qui donne une force électro-motrice assez grande, subit une transformation entre 400° et 500^ et ses indications nç sont pas les mêmes suivant qu'on le fait fonctionner au chauffage ou au refroidissement.

M. Le Chatolier a découvert un couple dont la force élec-

MESURES KLECTBIQUES S

tro-motrice est relativement faible, mais varie d'une manière assez régulière, et qui parait uepas s'altérer par l'usage. 11 est constitué par un GI de platine pur fondu et un fil de platine rhodié : la soudure peut être faite en lordant par exemple simplement ces fils l'un sur l'autre ; mais, pour mieux assurer la continuité, il est préférable d'enrouler autour de l'extrémité un fil d'or dont on détermine la fusion et qui forme un alliage soudant les deux métaux. La seconde extrémité des deux fils est reliée par des fils de cuivre aux bornes d un galvanomètre apériodique et sensible (fig. 1).

Fig. i. ~ Pyromèlre thermonSleclrique Le Cliatelier.

A, aimant permanent, — b, bornes. — c, cadre mobile fil maillecborl. — vo, co,

condueleurs. — E, réglelle graduée iransparenle. -=■ F, feiiélre — t, image

ilu réticule. — L, lampe A essence. — l, lentille. — m, miroir fixé au cadre c.

— R, réticule. — V, vis calantes.

La jonction avec les fils de cuivre doit être maintenue à une distance suffisante pour rester à la température ambiante. Les fils de platine, pour les fils qui forment le couple, doivent être enveloppés d'un tube de terre réfractaire, de façon Anese toucbcr qu'à l'extrémité.

M. Carpentier fabrique une canne pj'rométrique que l'on peut tenir avec une poignée. Les fils y sont protégés par un tube en fer ; la jonction avec les conducteurs en cuivre se fait par de petites poulies placées dans la poignée, et permettant de dérouler les fils du couple pour les faire ressortir à l'extrémité du fil à mesure que la soudure s'use. La variation de la force élec- Ini-motrice peut être représentée par une parabole. Au début, cette variation est lente, et jusqu'à 400° elle croit progressivement : au-dessus de jOO", on peut la considérer comme sensiblement proportionnelle à la température.

C' KTUDE tkchniquiî: de la chaleur

L'appareil doit être gradué empiriquement au moyen d'un certain nombre de points fixes : on peut déterminer, par exemple, les points d'ébullition du mercure, du soufre, de l'iode, ou les points de fusion de divers métaux. Lorsque le métal n'attaque pas le platine, cette détermination est très facile : on plonge la soudure dans le métal fondu, puis on laisse refroidir le creuset en suivant les indications du galvanomètre. La force électro-motrice baisse d'abord rapidement, puis elle reste stationnaire assez longtemps au moment de la fusion.

Dans l'apjiareil Desprez-d'Arsonval, la mesure est donnée par un index lumineux qui se déplace sur une échelle ; on suit le mouvement de cet index, qui s'arrête au moment où le métal se solidifie. On peut opérer de celte manière pourla fusion de l'aluminium, qui se fait h 625» et celle du cuivre, qui se fait à 1050, et réunir ces deux points par une droite que Ton prolonge.

Le point de fusion du cuivre ne paraissant pas très fixe, il vaut mieux déterminer celui de l'or. Ce métal ronge rapidement le platine. On opère alors autrement ; on enroule un fil très fin autour de la soudure, on chauffe dans un creuset rempli de sable et on suit l'ascension de l'index. Il y a un léger ralentissement au moment où le fil fond : on peut le saisir quand on sait à peu prèsà quel point il se trouve.

On peut déterminer le point de fusion du platine (1775^) en chauffant directement la soudure dans la flamme du chalumeau oxyhydrique. Le courant s'interrompt et l'index retombe juste au moment où le fil de platine, qui est le plus fusible, est coupé. On peut aussi se servir du point de fusion de difierents sels qui présentent l'avantage de ne pas attaquer le couple, mais les temps d'arrêt sont beaucoup moins marqués ; il faut opérer sur une masse assez forte et surveiller le creuset pour bien saisir le moment où la surface du sel fondu se ternit et devient opaque.

Celte graduation rigoureuse n'a du reste pas grande importance au point de vue industriel, où il s'agit surtout de retrouver des températures données ; mais elle est indispensable pour comparer deux appareils, d'autant plus que l'alliage do platine et de rodium n'est pas toujours le môme exactement, etque les soudures faites avec des fils différents n'ont pas toujours la même sensibilité- Ces pyromètres présentent l'avantage de donner des indications immédiates. On peut suivre des variations de température rapides, la masse de la soudure étant insignifiante. Nous en verrons des applications intéressantes dans l'étude de certains métaux.

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•. Pyromëtre Siemens à résistanee. — D'autres appareils sont fondés sur un principe tout difTérent ; on y mesure la variation de résistance électrique d'un fil de platine. Cette résistance croit régulièrement avec la température et peut être repi^ésentée par la relation

Ce mode de mesure a d'abord été étudié par Siemens, et amené par M. Callandar à une grande perfection. Le fil de platine est enroulé sur une feuille de mica volante et disposé k l'extrémité d'une canne ; on y fait passer le courant, et on mesure la résistance au moyen d'un pont de Wheatstone. Le courant se partage en deux branchesdontTune traverse le pyromètre, et Tautredes résistances connues et fixes. Ces deux circuits sont réunis au milieu de leur parcours par un pont, c'est-à-dire par un circuit transversal traversant un galvanomètre sensible. Lorsque l'appareil est à la même température, il est réglé de manière à ce que ce galvanomètre ne reçoive aucune dérivation et que son aiguille reste à zéro. Si l'on chauffe le fil de platine, la résistance augmente dans cette portion du réseau, la distribution des courants se modifie et le galvanomètre accuse un courant de plus en plus fort dans le pont.

Pour les mesures rapides, on peut observer la déviation du galvanomètre : elle s'accentue avec la température. Pour les mesures délicates, on opère autrement. On annule la déviation avec un compensateur, et on dispose dans une autre partie du courant une résistance variable.

Cette résistance est un fil de platine sur lequel se déplace un cavalier qui permet d'introduire à volonté dans le circuit une longueur quelconque de ce fil. En manœuvrant le cavalier, on maintient toujours l'aiguille du galvanomètre à zéro. Une règle graduée donne la longueur du fil quia été introduite dans le circuit et permet de calculer la résistance.

L^appareil doit toujours être taré empiriquement pour faire connaître la température en fonction de la division de l'échelle où on arrête le cavalier. Ce dernier système permet de mesurer le dixième de degré, tandis que le pyromètre Le Chatelier ne donne guère qu'une approximation de 5^.

Les pyromètres électriques sont d'un emploi assez facile ; dans

une usine, ils peuvent même servir à un contrôle permanent. On peut établir ainsi des pyromètres à demeure dans certaines parties des fours, par exemple dans les tuyères d'un haut-fourneau ; les communications aboutissent à un bureau où on peut mettre à volonté sur un galvanomètre tel ou t«l couple et lire à chaque instant la température de chaque tuyère. On peut même placer sur chaque circuit un galvanomètre enregistreur qui trace automatiquement la courbe des variations de chaque température.

Le pyromètre Siemens est d'un maniement plus délicat que celui de Le Ch atelier, et il semble plutôt approprié aux recherches de laboratoire qu'aux mesures dans les ateliers.

M. Ducretet construit un galvanomètre enregistreur très simple. Le cylindre mobile de Fappareil Desprez-d'Arsonval porte une aiguille avec un style ; cette aiguille tourne sous Tinfluence du courant, et un mécanisme vient à intervalle régulier abaisser la pointe élastique de l'aiguille, de manière à marquer un point sur un tambour mu par un mécanisme d'horlogerie.