Notice sur la théorie de la pile Voltaïque

A Toccasion d'un travail sur les procédés de dorage par courants électriques, réromment présenté à l'institut de France, M. Becquerel a émis quelques considérations générales sur Torigine de Félectricité voltaîque , qui se rapportent au sujet que j*ai traité dans ma dernière notice Sur la passivité des métaux et la théorie de la pile de Vol ta , insérée dans le Buiiviin de l'académie du (i nov. 184J. D'après le physicien franrais, la théorie du contact métallique serait en contradictiou avec une foule de faits, découverts depuis quelque temps , qui tous tiendraient dé-

poser en hyear de la théorie chimique. Il est bien extraordinaire que M. Becquerel se soit borné à une assertion aussi générale , et n'ait point cité les faits inconciliables , suivant lui, avec la tlituiie du contact, lorsqu'on songe que les physiciens les plus distingués de rAllemagne, PfaCr, Poggeodorff, Jacobi, etc., sont loin de partager son opinion à ce sujet Moi-même, je crois avoir montré qu^en modifiant légèrement la théorie du contact métallique d'après les faits récemment découverts relativement h la passivité des métaux , cette théorie satisfait bien mieux à l'explication des phénomènes offerts par les ( ou pies voltaiques, que la théorie chimique, que j'ai constatée être en défaut dans plusieurs cas. Aussi je ne crains point d'affirmer qu'aucun des faits publiés jusquici , n*est de nature à renverser la théorie du contact, telleque je Tai présentée dans ma précédente notice. M. Becquerel assure, à la vérité, que, pour mettre hors de doute l'exactitude de la théorie chimique, il suffit de prouver que l'action chimique , abstraction faite do toute inlïuence de contact, peut produire des courants galvaniques, et cite à cet effet une belle expérience de son fils, qui constate ce phénomène; mais l'influence de l'action chimique, comme cause productrice d'électricité, n'a jamais été niée par les partisans de la théorie du contact , pas plus que celle de la chaleur, de la pression, etc. Ceux-ci ne prétendent qu'une chose, c'est que le contact de deux métaux, ( oiuciiableinent choisis, ou de deux parties d un même métal, placées dans des conditions physiques diilérentes, peut développer de l'électricité mns le concours de l'action chimique , et que c'est à ce contact qu'il faut principalement rapporter Félectriçité des piles galvaniques. Les &its qui appuient cette manière de voir sont extrêmement nombreux, surtout depuis qu'on

a étudié les eorieux pbéDomènes, dits de passivité ^ que Dons offirent le fer et d'auties métaux dans leur contact avec divers corps. Je me contenterai d'ajouter le fait suivant à

ceux que j'ai déjà publiés. On sait que lorsqu'on plonge dans de Facide nitrique à oG" le bout d'un fil de fer , qu'on a rt iidii passif, celui-ci re»le .saus action sui' l'acide, et que, si on recourbe ensuite dans l'acide, près du bout passif, l'extrémité du fil tion préparée, celle-ci est également préservée de tonte action de Taeide ; et cependant un courant galvanique s'est établi ; et c*est même ce courant, comme je Fai reconnu, qui rend passif le boiit du fil qui n*avait point ctu préparé , car , en éloignant sullisamment les deux bouts l'un de l'autre, pour empêcher le courant de s'établir, le bout non préparé se trouve attaqué par l'acide. Ici donc le courant, loin d'être produit par une action chimique, empêche au contraire celle-ci de s*établir, et Taeide lui-même, qui livre passage au courant , ne subit point dans ce cas de décomposition , eu égard à la grande fiiiblesse de ce courant galvanique. Je crois inutile de citer d'auLrcs lails pour piouvei que l'électiicité de contact ne saurait pas constamment être rapportée à une action chimique; je renvoie, à cet effet , à ma précédente notice et à mon Mémoire sur la pile galvanique^ Je ferai cependant observer qu'il est inexact de dire, avec M. Becquerel, qu'une pile ne saurait se charger, ni offrir de tension électrique, que pour autant qu'elle est chargée avec un liquide qui puisse agir chimiquement sur l'un des métaux, dont elle se compose. S'il en était ainsi, une pile de zinc et de platine, isolée, ou dont un des pôles communique avec le sol, ne devrait jamais oilrir de tension électrique lorsqu'elle est chargée avec des solutions de sulfate de line ou de sel marin , qui n'exercent aucune action chimi-

que ni sur le zinc, ni sur le platine; or , on sait que le contraire a lieu, et si, lors de la communication des pôles de la pile, le zinc des couples se trouve oxydé, cest évidemment par reflet du courant lui-même, qui doit décomposer ie^ liquide placé dans les anges de la pile, et transporter l'oxygène sur Télémoit positif zine. Nous pourrions encore citer ici ^es piles sèches de Zamboni , qui 86 chargent d'électricité sans qu'il se Tnanifestela moindre action chimique. Les partisans de la théorie du contact ont d'ailleurs montré par plusieurs fiiits , qu'il est facile d'obtenir de l'électricité statique par le contact de corps hétérogènes, sans la moindre intervention de l'action chimique. Ponr échapper à cette difficulté, les adversaires de cette théorie ont imaginé une explication bien singulière, c'est que lorsque deux corps, ayant de l'affinité l'on pour l'autre, sont en contact, il peut arriver, dit M. Becquerel , que l'action des forces chimiques commençant à agir , trouble l'équilibre des molécules sans gu'il y ait combinaison, et met en liberté une très-petite quantité d électricité (L7»stitut, iO février 1842). Ainsi , d'après les partisans de la théorie chimique, toutes les fois que le développement d'électricité au contact des corps n'est pas accompagné d'une action chimique sensible, il ^udrait l'attribuer à une action chimique latente ou plutôt à un changement d'équilibre des molécules, que rien ne manifeste. Une telle manière de raisonner est contraire à toutes les règles de la logique. L'admettre , c'est évidemment introduire dans le champ de la physique Tintervention des causes occultes, c'est déclarer qu'il y a des actions chimiques là où il n'y a aucun efiist chimique produit.

M. Becquerel annonce encore-, à l'appui de la théorie chimique, que le sens du courant dans les piles dépend

toujours de réleuieiU (|ui est le plus attaque cliiiiiiqucîneiit par le liquide dont la pile est chargée. Mais ce n est pas là an fait constant, ainsi que M. De la Rive lui-même l'a observé (Recherehes mr la eaute d$ Véledrieité voUt^qw, pag. 58-49). Au reste, on comprend fiicilement dans la théorie du eontaet , que, lorsque le courant est établi dans une pile, ccst gém'i alcmeat le métal positif (jiu doit s'attaquer le plus loi lemenl par lelertrolvle décomposé sous riiilluence du courant, puisque c'est vers ce métal que se transporte, par Taction de la pile, l'élément électro-négatif de rélectrolyte décomposé. Ainsi , l'action chimique plus forte , éprouvée par le métal positif de la pile de la part du liquide dont elle est chargée , n*est pas la cause de la dU rection du courant, comme on le prétend; mais elle n*en est que l'etïet. La direction du courant dans les piles ne dépend, coinmo jo crois l'avoir prouvé daiis mn précédente notice, que du contact métallique et des modilicâtious que le contact du liquide conducteur peut imprimer h la qualité électro-motrice des métaux qu'il baigne. On explique fiicilement ainsi comment on peat changer le sens du eouranl d*une pile en changeant convenablement le liquide conducteur dont elle est chargée.

M. Becquerel affirme aussi que la théorie du contai l ne saurait rendre raison de 1 énorme (juanlité d'électricité en mouvement que peut produire un seul élément galvanique, eu ^ard k la faible tension de l'électricité produite par le contact ; mais cette difficulté n*en est pas une, comme je Tai montré dans monMémmreiur lapOe galvanique, p. â5; et on conçoit , en effet , que la cause du développement de l'électricité subsistant toujours ta ni (juc le contact a lieu, il est clair que si réloctricilé s'écoule au fur et à mesure de sa production , la quantité développée en un temps assez court

peut être très-coosidérable , quoique sa production à chaque Instant soit très-^ible.

n n*e$t pa» inutile fieut-étre de faire remarquer ici que,

tout on admetlaiil la théorie de Voila au sujel du développemeul de 1 électricité par sirni^le contact de ( oi ji> tn îérogènes, on n'est pas tenu pour cela d'adopter égalenient ses vues sur la théorie de la pile, c'est-à-dire sur la manière dont la charge électrique s'y établit. On sait que, pour expliquer les puissants effets électriques qui résultent de la réunion en pile de plusieurs couples galvaniques, ce sairant physicien a eu recours à une hypothèse gratuite (1) , d'après laquelle Tétat électrique des couples intermédiaires d'uue pile devait concourir à foi ni(îr létal électrique des couples extrêmes; de sorte que l'eiecli'icilé de chaque élément mélalliquc allait Jusqu à un certain point, s ajouter k cellede tous les autres. Cette hypothèse, longtemps admise en physique , est tout à fait inutile pour expliquer le jeu de la pile, comme Ta montré en premier lieu M. De la Rive; elle est même contraire aux faits, puisque la tension électriqui' aux pôles d'une pile isolée esl, d'après les expériences du physicien de lieiU've, en raison inveise de la coudut libilité électrique du liquide dont elle e&l chargée; ce qui tend à montrer que la tension électrique des couples extrêmes ne dépend que de Télectricité qui a pu s*y dévelo|h per, et non de celle qui aurait pu y arriver des couples intermédiaires , cas auquel tout ce qui facilite ce transport du fluide électrique devrait augmenter la tension aux pôles. he même dans une pile close , l'électricité qui circule

(1) CeUc hypolhèie est celle de la différence coostante qui , d'après Volta , doit exister entre les états âectriques de deux métaux oontigns, quelle que Wt réieetricité qui leur ait été iraDiniise par oommuiiicatîoii.

soit )iar le canducleur externe, soit par le liquide conducteur interne dans chaque auge de la pile , est exelnsi*

vemenl produite par les couples niélalliques entre lesquels elle circule, sans que celle <ies autres couples vienne s'y ajouter ou la renforcer directement; de sorte que le courant général d une pile D*est que l'ensemble des courants partiels, tout à fait distincts, qui se manifestent entre les divers couples séparés Tnn de Tautre soit par Téleetrolyte, soit par le conducteur externe. Pour s*en convaincre, il suffit, comme je Tai exposé dans mon Mémahe sur (a pile galmnique, de considérer une |)ilc dont les éléiaenis sont disposés en cercle d'une manière sj iiieiri(|iie, et qui offre entre tous ses couples le même liquide conducteur. Ici il ny a évidemment pas de raison pour rapporter les pôles de la pile plutôt à Tun qu*à l'antre couple métallique, c'est-à-dire qu'il n*y a nulle part des pôles, ou que tous les couples sont respectivement dans le même état électrique, et qu'ainsi il n'y a pas d'adjonction réelle de l'électricité de l'un des couples à celle des autres couples du système. On cuiK ni t , au reste, qu'il doit eu être ainsi, j)uis(jue l'action électromotrice étant partout la même, doit produire partout le même développement d'électricité; et le courant qui se manifeste dans chaque auge, n*est que le résultat de la neutralisation continuelle qui s'opère d'un couple à l'autre, entre les électricités contraires, développées constamment par le contact sur les éléments métalliques hétérogènes. Il y a donc dans chaque auge de la pile un courant pareil, mais distinct de celui des autres auges. L'expérience vient d'ailleurs à l'appui de cette manière de voir; car si les électricités de nom contraire qui se déve* loppent constamment à l'intérieur de la pile, ne font que se neutraliser à travers le liquide conducteur, sans con-

courir à former le couraul externe, il est clair qu'il doit être indiiférent pour le jeu de la pile que le liquide des diverses auges forme ud tout continu; c'est aussi ce que rexpérienee a coofirmé. Eu admettant, an coutraîre, avec Volta , que les électricités développées sur les divers élé> ments métalliques doivent se traosmettre progressivement d'un couple à Tautre, et qu'elles vont produire une accumulation d'électricités de nom contraire, aux deux extrémités de la pile, il était nécessaire que li(jnide dechacjue auge fût isolé de celui des auges voisines, sans quoi la charge de la pile devait s'afiaiblir par suite de la neutralisation des électricités contraires, s*opérant d*nn couple au couple suivant. Si donc la continuité dn conducteur liquide n*est pas nnbible à la charge de la pile, c*est que l'électricité développée h l'intérieur de la pile ne concourt pas directement à produire cette charité. Il n'y a qu'un cas oiï cette continuité de rdeclrolyte liquide pourrait présenter de rincouvénient, c'est lorsqu'il s'agit de faire passer le courant parun mauvais conducteur. On comprend, en effet, que lorsque tous les couples de la pile plongent dans un seul et même bac contenant Teau acide condnc- . trice, les pôles se trouvant en communication par le liquide acide en question, le courant externe pourrait passer en partie par ce liquide, si l'autre contlu» leur qnon lui présente est trop mauvais. Toutefois cette déviation du courant externe ne se fera que très-diflicilement, vu que la longueur de la colonne liquide qu'il aurait à traverser la rend mauvais conducteur.

La théorie du contact, conyenahlement modifiée d*après les données de l'expérience, n'est donc pas , quoi qu*on en dise, en contradiction avec les faits nouvellement découverts ; elle permet, au contraire, d'eiLpliquer aisément tous

1(08 phénomènes que la pile nous prteote, beaucoup mieai que ne samii le faire la théorie chimique. Tant que le» partisans de cette dernière théorie n'auront pas prouvé que dans une ^\eiêolée, on dont Ton des pôles communique avec le sol , rélectricité produiic esl nécessairement dépaudante d'une action chimique appréciable, on ne sera pas autorisé à attribuer le courant qui s'établit au moment où les pèles sont mis en communication , à Faction chimique qui se manifeste alors à Tintérieur delà pile, puisque ce courant peut être fiicilement attribué à la même cause qui développe réieetrieité dans la pile isolée, et que Faction chimique dont il est question doit, d'après la manière dont elle s*opère, être considérée tonime un efl'et du courant lui-même. 11 suffît , pour en cire convaincu , d^observer ce qui se passe lorsqu'on fait usage des piles de zinc amatgnmé et de platine, construites d'après le système de Grove. Aussi longtemps que les pôles de la pile sont boi3S de communication , tout est en repos à Tintérieur de celles , ancane action chimique ne se manifeste; mats dès que la communication vient à être établie entre les , pôles, le repos le plus parfait se change brusquement en une action chimique des plus vives, et lorsquon considère que, dans celte action chimique, il y a transport des éléments du corps décomposé dans les diverses auges, vers les pôles respeetife de chaque couple métallique, on ne peut se refuser d'admettre que cette action chimique n'est qu'an résultat du courant électrique , loin d'en être (a cause. On explique aisément, d'après cela, comment il se fait que, dans un pile on activité , Faction chimique diminue on augmente avec 1 mtensité du courant , et change avec la direction de ce dernier; tons faits qui ont été à tort considérés comme devant proiiver l'origine chimique du

courant. J'ai d'ailleurs montré, par mes expériences sur In j)assivité du fer , qu'on peut obtenir des courants mns action chimique; mais ces sortes de courants , à la vérité, ne* tturaielit éire que très-faibles; sans quoi ils produiraient Déeessairement la décomposition de l'acide nitrique par lequel ils passent , et l'action chimique se trouverait établie.

On ne doit pas inférer de ce qui précède ([uo Je regarde ractioQ chimique comme tout à lait incapable de produire par elle-même de taiblcs courants galvaniques; mais ces courants, que j'appellerai chinUcihéleciriques , de même que les courants thmMhéiiciriqwi sont généralement plus fiiibles que les courants produits par le contact de deux métaux très-diflërents en états électriques. Ils peuTeot d'ailleurs se rattacher, au moins en partie, aux eonranCs produits par le ( on tact métallique; car il est probable que l'action cbim!<iue doit modifler l'action électro-motrice des métaux sur lesquels elle s'exerce , ou au contact desquels elle se produit, ne fût-ce que par la cbaleur qu'elle développe; et de cette modification seule, comme je l'ai montré dans ma précédente notice , il doit souvent r^ulter an courant galvanique, comme il en résulte un du contact du fer passif avec le fer ordinaire. De même, lorsqu'on chauffe l'endroit de jonclion ou de soudure de deux, métaux diiférenls , formant entre eux un couple trop foible pour être sensiblement actif , la chaleur peut, en moditiant inégalement leur faculté électro-motrice relative, transformer ce couple inactif en un couple puissant ou actif. En effet, quand on considère l'action modificatrice de la chaleur sur la tendance électrique des métaux, il est dilBcîlede ne pas adopter cette explication sur lorigioe des courants thermo-électriques.

' En résamé» il est évident qa*6n tenant compte des modifications qae les liquides et antres agents peuvent pro^ duire dans les tendances électriques naturelles de certains

corps , modiflcalions dont les plieiiuiii('ncs de passivité des métaux nous offrent des exemples si remarquables, on n'éprouve plus aucune difficulté d*expliquer par le jeu de la force électro-motrice tous les faits qui se rattachent à l'action des piles. L'admission de cette force n'en continuera pas moins cependant à être repoussée par quelques physiciens, parce que, suivant eux, on ne peut admettre Texistence d'une force naturelle dont l'action serait inépuisable, et qui pourrait réaliser le moiivcment perpétuel (1), comme si la gravitation n'était pas non plus une tVirce constamment agissante, et qui produit un véritable mouvement perpétuel dans les astres. Aussi ce mouvement serait égiiemeni possible à la sur&ce de la terre, s'il pouvait s'y foire sans frottement et sans destruction des corps en mouvement, kn reste, à ceux qui ne peuvent concevoir que \e s\\ï\p\e contact puisse donner lieu à un développement d'électricité, on pr ut demander avec raison commeoL ils conçoivent que le seul contact de l'acide nitrique monohydraté , puisse communiquer au fer et à d'autres métaux des qualités nouvelles, sans avoir exercé sur eux la moindre action chinûqne ou calorifique. Certes sans l'admission de la force électro-motrice, on d'une action électrique spéciale s'exerçant an seul contact des corps, ces faits deviennent tout à fait inexplicables. Aussi je ne crains point de dire que tous les phénomènes de passivité des

(I) Jni»altnd$r Physik undChêmU Fon Poffgtndorff,%. 8», p.

métam, et ceux qui s*y rattachent, sont autant de faits qui déposent en faveur de la théorie du contact, et qui démontrent TinsuifisaDce tle la théorie chimique.

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