CHAPITRE VI

THERMO-ÉLECTRICITE.

En 1821, le docteur Seebeck eut l’idée d'étudier la modification électrique qu’une élévation de température pouvait produire au contact des métaux hétérogènes ; 11 prit un cylindre de bismuth, aux extrémités duquel il souda les bouts d’une lame de cuivre; celle-ci formait avec le cylindre de bismuth un parallélogramme au milieu duquel il suspendit une aiguille aimantée, puis il chauffa une des soudures, lautre restant à la température ambiante. L’élévation de la température d’une des soudures produisit un courant électrique nombreux qui fit fortement dévier l’aiguille aimantée ; c’est cette réunion de deux métaux soudés par leurs extremités qu’on nomma couple thermo-électrique, c’est-à-dire couple produisant de l'électricité par la chaleur.

La chalear étant devenue une source nouvelle de productions électriques , il était conséquent de penser qu’en multipliant cette source, on devait augmenter la puissance des résultats ; c’est ce que firent OErsted et Fourier ;

THERMO-ÉLECTRICITÉ. 415 ils réunirent six couples de bismuth et d’antimoine, dont ils n’élevèrent la température qu'aux soudures impaires , laissant à la température ambiante toutes les soudures paires ; ils constituërent ainsi une pile thermo-électrique, et ils reconnurent que l'électricité provenant de cette nouvelle source acquérait, comme celle des couples voltaiques, mais à un degré bien inférieur, la puissance de vaincre la

résistance des conducteurs, puissance connue sous le nom d'intensité.

EXPÉRIENCES DE PELTIER SUR LA QUANTITÉ ET L'INTENSITÉ DES COURANTS THERMOÏQUES.

Peltier s’est occupé à plusieurs reprises des piles thermoélectriques ; nous allons donner un résumé de ses recherches à ce sujet.

Nous avons vu que la quantité d'électricité produite dans les piles hydro-électriques est en raison de la quantité de molécules perturbées sur une même surface; Peltier dut donc commencer par chercher s’il en était de même dans les couples thermo-électriques. Mais ici une grande difficulté se présentait ; dans les couples thermo-électriques, en effet, la portion soumise à l’action de la cause perturbatrice du calorique est toujours très-limitée, très-courte ; l'électricité n’a qu’un très-petit espace tout métallique à parcourir pour se neutraliser en arrière, Aussi, pour le peu qu’on mette de résistance en avant, le courant diminue et quelquefois même cesse tout à fait. C’est pourquoi les couples d’une section double sont loin de donner quatre fois autant d’électricité , quoique la masse du fil soit augmentée comme le carré de la section. Pour retrouver la loi

donnée par l'induction et par les couples hydro-électriques, celle de la quantité électrique en raison des masses perturbées, il faut disposer son appareil de manière à établir un obstacle à la neutralisation en retour des électricités produites. Voici, du reste, en abrégé les principaies ex périences de Peltier à ce sujet (1) :

Dans la première série de recherches, Peltier expérimenta successivement sur cinq couples , fer et cuivre , de sections diverses, et voici les résultats qu’il obtint ; son rhéomètre était proportionnel et formé par une lame de cinq centimètres de largeur, faisant quatre tours.

Déviations proportionnelles aux masses que

que l’on devrait avoir. Déviations obtenues.

Cette expérience montrait qu'il y a une différence considérable entre la quantité mesurée et celle que l’on devait trouver ; pour savoir si cette différence ne venait pas de la trop grande facilité à la neutralisation en retour, Peltier imagina l’expérience suivante : il fit trois couples, fer et cuivre; chaque élément avait 22 centimètres de long, le fil de fer avait 1%", 4 de section, et le fil de cuivre 07", 8 ; le

(1) Peltier. Annales de chimie el de physique. 1839, t. vxxr, p. 225. Memoire sur la formalion des tables de rapports, etc., suivi de Recherches sur les couples lhermo-eleclriques, etc. $ 26, 27 et 28.

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premier couple était formé d’un seul fil de fer et d’un fil de cuivre ; le second couple, de deux fils de fer et de deux fils de cuivre ; le troisième de quatre fils de fer et de quatre fils de cuivre, La température d’une des deux soudures fat élevée à 53°, et voici les résultats qu’obtint Peltier :

Avec le 1° couple, 18°5 proportionnels. Avec le 2° couple, 30 au lieu de 37° Avec le 3° couple, 42 cr DTA, à s

Il était bien évident cependant que le deuxième couple formé de deux fils de fer et de deux fils de cuivre, ou de deux couples fer et cuivre, devait produire deux courants de 18° 5 chacun, et que si le rhéomètre ne marquait que 50°, c’est que la quantité d'électricité proportionnelle aux ?° perdus se neutralisait par chacun des couples réunis ; qu’une portion d'électricité provenant du couple A se neutralisait en formant son circuit par le couple B, et vice versa qu'une portion de lélectricité provenant du couple B, au lieu de faire le grand tour par le rhéomètre, se neutralisait directement par le couple A.

De même, la perte du troisième couple a été celle d'un courant équivalant à 32°, or, cela est dû évidemment à ce que la quantité d'électricité provenant de A s’est neutralisée par quatre voies, savoir : le circuit direct et les trois couples B, C et D, de même pour la quantité d'électricité produite par B, par C et par D. Ces expériences prouvent que si la quantité d’électricité produite, augmente avec la grosseur des couples, la quantité d'électricité qui se recombine en arrière augmente également , et conséquemment que la quantité d'électricité qui passe par le rhéomètre

n’est pas proportionnelle aux grosseurs des couples.

Pour arriver à un résultat qui ne laissät aucun doute, il fallait donc trouver le moyen de donner à l'électromoteur assez de résistance à la recomposition en arrière pour empêcher cette perte, c’est à quoi parvint Peltier de la manière suivante. Sans rien changer à la disposition de son expérience, il substitua simplement des couples de 3 mètres de longueur à des couples de 22 centimètres et dèslors il eut des déviations proportionnelles au volume des couples, le couple formé d’un fil donna 10°, le couple formé de 2 fils donna 20°, et enfin celui de fils donna 40°.

Cette expérience rapprochée des précédentes prouve que dans les couples thermo-électriques la facilité de se neutraliser en arrière enlève une très-grande portion des courants, que la perte augmente avec la grosseur et le peu de longueur des fils, mais qu'après uu éloignement déterminé de la soudure les courants continuent leur route direete et ne rétrogradent plus par le fil même si rien n’est changé dans le courant, enfin que dans les couples thermo-électriques la quantité d’un courant est proportionnelle à la quantité de molécules perturbées sur une même surface, pourvu qu’on se place dans des circonstances convenables.

EXPÉRIENCES DE PELTIER PROUVANT QUE L'INTENSITÉ PEUT S'ODTENIR PAR UN ACCROISSEMENT DE TEMPÉRATURE,

Quand à l'intensité Peltier a prouvé qu’elle pouvait s’obtenir de deux manières, savoir : par le moyen de la multiplication des couples ou par une plus grande puissance dans l’action perturbatrice, Il a montré que l’intensité du courant augmente dans le premier cas comme le

nombre des couples, et dans le second comme la force perturbatrice. Ainsi une pile de quatre couples donne au courant une puissance de vaincre les résistances quatre fois plus grande que celle provenant d’un couple; et une température double ou quadruple, double ou quadruple cette puissance.

Les expériences relatives à l'augmentation de la température demandent une grande attention; sien effet on y prenait garde, on pourrait se laisser entraîner à en tirer des déductions erronnées. Lorsqu'on augmente la température on obtient presque toujours un accroissement dans les phénomènes de quantité produits par le courant. Cependant il n’y a pas dans ce cas augmentation réelle dans la quantité d'électricité produite; seuiement comme la résistance en arrière est accrue, il y a moins de neutralisation en retour, et conséquemment plus de neutralisation par le conducteur direct, ce qui doit produire évidemment et produit en effet un phénomène de quantité.

Nous allons du reste apporter deux séries d'expériences de Peltier qui nous paraissent de nature à lever tous les doutes”(1).

Peltier prit un couple acier et cuivre de 0”", 5 de section; le fil d’acier avait 1 mètre 4 décimètres de long, et les deux conducteurs en cuivre avaient ensembles 2 mètres 6 décimètres. À ce couple il ajouta successivement, mètre à mètre, 8 mètres d’un fil de cuivre de 0", 35

(1) Peltier. Annales de chimie el de physique. 1839, tome rxxt, p. 295. Mémoire sur la formation des tables de rapports, etc., suivi de Recherches sur les couples lhermo-electriques, \ 39.

de section. Une des soudures était à la température ambiante, l’autre était à une température plus élevée de 17° c. Voici les résultats qu'il obtint :

Le couple seul donna 90°, proportionnels.

Le coupleavee 1 mètre de fil donna 170,2 —

TT 2PX Lors — 159,12 — —— 13,5 — LT Ex 12°,15 — — isole go ee 100,15 — Er es 9,15 — — — 8,75 —

Cette expérience montre que la quantité diminuait à mesure qu’on augmentait la longueur du circuit, et par conséquent sa résistance. Cependant le couple devait toujours évidemment produire la même quantité; si donc il passait moins d'électricité, ce n’est pas que la quantité produite fût moindre, c’est que l'intensité n’était pas suflisante pour surmonter la résistance toujours croissante de circuit.

En appliquant à cette expérience la formule de M. Pouillet, pour calculer la résistance du couple, on trouve que cette résistance est de 6", 143. Or, si maintenant l’on divise la température de 17° par 6, 143, on a pour vaincre la résistance de chaque mètre 2°, 75. Ceci posé, Peltier chercha à s’assurer si cette proportion se conserverait en ajoutant successivement une nouvelle longueur de fil de cuivre, et quelle température il faudrait pour conserver la déviation fixe de 20°. Voici les résultats qu’il obtint ;

Le couple étant seul, il a fallu 17° C., pour obtenir 20°, » proportionnels.

Ena joutant au couple 1 mètre de fil, il a fallu 19°,7 pour obtenir la même déviation.

5 Le 950,95 ee 4 + 98, » — 5 = 30°,75 Æ 6 P” 330,5 is 7 is 36°,25 ee 8 = 390, » ;

Cette expérience ne saurait laisser aucun doute: elle prouve que l'intensité croît proportionnellement à la température : car pour obtenir la même déviation, il faut à chaque mètre de fil que l’on ajoute, augmenter la température de 2° 75.

Nous venons de voir qu’en élevant la température d’une des deux soudures d’un couple thermo-électrique on obtient un courant. Il en résulte que quand un couple thermoélectrique donne un courant, c’est un indice qu’une de ses deux soudures possède une température plus élevée que l’autre. Les couples thermo-électriques peuvent donc servir à dévoiler les quantités de chaleur émanant des corps ; pour cela, il suflit en eifet de mettre ces derniers en position de partager leur température avec une des soudures d’un couple, l’autre soudure restant à la température ambiante. Toutefois, pour estimer la valeur de la température donnée, il faut encore connaître la relation existante pour le couple employé entre la température de la soudure et la quantité d'électricité produite; c’est ce que M. Becquerel a fait un des premiers. En mesurant le courant produit à

diverses températures, on se forme ainsi des tables de rapports propres à servir aux recherches que l’on veut faire ensuite. C’estlà le principe des piles thermoïques. Ces piles, comme chacun sait, constituent un instrument très-délicat et propre surtout à mesurer le calorique rayonnant; c’est à l’aide de ces piles que M. Melloni a fait ses belles recherches sur le calorique.