ARTICLE II

DES APPAREILS COMPOSES

Les piles composées sont ainsi appelées, parce qu’elles peuvent être réunies en séries, et former ainsi des batteries galvaniques dont on peut régler, à volonté, l’énergie, en augmentant le nombre d’éléments dont elles sont formées. Au moyen de cette disposition, il est toujours facile de proportionner le courant galvanique à la nature des décompositions qu’il s’agit d’opérer.

Mais, outre cet avantage, les appareils composés en possèdent plusieurs autres qui les distinguent essentiellement des piles simples.

C’est ainsi que la plupart des appareils composés sont à courant énergique et constant; les effets d’endosmose y sont beaucoup moins sensibles , et surtout moins nuisibles que dans les piles simples , parce que la réduction du métal a lieu dans un vase tout-à-fait séparé de la pile. Enfin , ce qui est bien plus important, la solution métallique peut toujours être entretenue au même degré de concentration, en faisant plonger dans l’auge à précipiter un électrode de même nature que le métal à réduire, communiquant avec le pôle négatif de la pile, et qui, en se dissolvant , remplace dans la solution le métal réduit. ( Voyez Chapitre II, ci-après, page 189.)

Ce dernier avantage suffirait seul pour faire préférer les appareils composés à tous les autres. Ils devront donc être adoptés par les expérimentateurs, aussitôt qu’ils auront acquis une connaissance suffisante des lois de l’électro-métallurgie , en se familiarisant d’abord avec le maniement des piles simples.

M. Smee a décrit avec assez d’étendue les trois principales piles composées, qui ont donné naissance à toutes les autres (Nos 38 à 58) ; toutefois, nous ajouterons quelques détails sur chacun de ces appareils , et nous signalerons les divers perfectionnements, les modifications ou les transformations qui y ont été apportés.

APPENDICE

§ Ier. DES DIVERSES PILES A COURANT CONSTANT , par M. Ed. Becquerel.

A l’époque actuelle, où l’on cherche de toutes parts à appliquer les sciences physiques et chimiques, et par conséquent l’action des forces électriques, aux arts industriels, je pense qu’il peut être utile de présenter succinctement l’exposé de toutes les recherches qui ont été faites pour obtenir des piles dont l’action fût constante pendant un certain temps.

La pile, telle que l’a décrite Voîta, les piles à auges, celles à la Wollaston, et en général les piles dans lesquelles les deux métaux qui composent le couple plongent dans le même liquide, donnent des résultats très-variables, même dans un court espace de temps.

L’effet maximum se produit dans les premières minutes, mais bientôt il diminue rapidement, de sorte qu’en laissant continuer l’action , il est, au bout d’un certain temps, incomparablement plus faible qu’au commencement, à moins qu’on ne charge la pile avec des liquides peu conducteurs ; alors la diminution de l’intensité est moins rapide, mais aussi le courant est beaucoup plus faible.

C’est mon père quia donné, le premier, les principes sur lesquels est fondée la construction de ces piles, et qui a formé les premières piles de ce genre d’après la méthode suivante.

Dans l’intérieur d’un vase en verre , on dispose deux diaphragmes en baudruche, afin de former trois cases; ces diaphragmes sont appliqués sur les parois de la boîte avec tout le soin possible, afin que la communication d’une case à l’autre n ait lieu que par l’intermédiaire de la baudruche, qui n’est là que pour retarder le mélange ou la combinaison des liquides contenus dans chacune des cases. A la rigueur, on peut ne mettre qu’un diaphragme, mais l’expérience prouve que deux sont nécessaires quand l’action doit durer longtemps. Le fond de cette boîte est ouvert seulement dans la partie située entre les deux diaphragmes , afin qu’en plongeant l’appareil dans un vase qui renferme le liquide conducteur, les liquides contenus dans chacune des cases externes ne se mêlent que difficilement. On plonge alors une lame de zinc et une lame de cuivre chacune dans une des cases externes; le maximum d’intensité s’obtient sensiblement quand le cuivre plonge dans une dissolution de nitrate de cuivre, et le zinc dans une dis— solution de zinc; mais il y a aussi une diminution d’intensité avec le temps.

APPAREILS COMPOSÉS. jgy

Les expériences faites avec cette pile ont démontré que la condition indispensable pour la solution du problème des piles à courant constant consistait à faire plonger les lames dans des liquides différents. Ce problème, mon père l’a aussi résolu à l’aide de l’appareil nommé chaîne simple à oxygène, qui se compose de deux petits bocaux en verre dont l’un renferme une solution de potasse caustique très-concentrée, et l’autre de l’acide nitrique concentré; ces deux bocaux communiquent ensemble au moyen d’un tube recourbé rempli d’argile (kaolin exempt de carbonate de chaux), humectée d’une solution de sel marin. Dans le bocal où se trouve l’alcali, plonge une lame d’or ou de platine , et dans l’autre une lame de platine; si l’on met en communication ces deux lames au moyen de fds de platine, on a un courant assez énergique qui provient de la réaction de l’acide sur l’eau, le sel marin et la potasse; la lame plongée dans l’alcali prend l’électricité négative, et la lame plongée dans l’acide prend l’électricité positive.

La meilleure disposition à donner à cet appareil , 'est de terminer les deux extrémités du tube communicateur d’argile par deux tubes de platine qui servent de lames ou de pôles.

M. Dauiell a construit une pile dont nous allons donner la description, et qui est à présent généralement employée. On prend un cylindre de cuivre AB, ficj. 8, PI. II, ouvert à sa partie supérieure, et dont le fond est percé d’un trou; sur ce fond est une portion de cylindre a b plus grande que l’ouverture sur laquelle s’attache fortement une portion d’intestin de bœuf, qu’on fixe par le haut E, Cette portion d’intestin forme uncylindre creux dans lequel plonge un morceau de zinc amalgamé CD. Alors, si l’on emploie différents couples, le cuivre, qui forme une des lames du couple, est mis en rapport avec le zinc d’un autre couple, et aussi le zinc avec le cuivre d’un (autre couple. A l’ouverture inférieure se trouve un siphon recourbé c /, de telle sorte que si l’on ajoute du liquide dans le cylindre formé par l’intestin, il en coulera autant par g si l’intérieur du sac membraneux est déjà plein.

| M. Daniell emploie pour liquide de l’eau acidulée par l’acide sulfurique , pour la case zinc , et une solution saturée de üsulfate de cuivre pour l’extérieur du sac membraneux. Seule- Ijment l’eau acidulée tombe goutte à goutte dans la case zinc. Jet, à mesure quelle tombe , elle chasse par le siphon l’eau aci- Idulée chargée de sulfate de zinc, qui est plus pesante et qui Idiminuerait l’action de la pile. Des morceaux de sulfate de cui-

APPENDICE

vre , placés dans la solution de sulfate, saturent cette solution à mesure que le sulfate dissous se décompose. Les couples de M. Daniell avaient 162 millim. (6 pouces) de hauteur sur p5 , millim. (3 pouces 1/2) de diamètre. Avec dix de ces couples, il obtenait 3x7 centimètres (16 pouces) cubes de gaz par quartd’heure ; de plus, l’intensité de l’action chimique restait sensiblement la même pendant plusieurs heures.

Un désavantage de cette pile, comme d’autres analogues, est que la pile ne fonctionne pas quand la communication est interrompue; mais à peine est-elle établie , que le sulfate est décomposé, l’acide sulfurique se porte sur le zinc et concourt à produire le courant électrique ; tandis que l’hydrogène de l’eau décomposée réduit le cuivre du sulfate sur la surface de cylindre. Le courant électrique provient donc de trois actions différentes : i° de l’action des deux dissolutions l’une sur l’autre par l’intermédiaire de la membrane; 20 de l’action de l’eau acidulée sur le zinc ; 3° de l’action de l’acide sulfurique du sulfate sur ce même métal.

Voici maintenant d’autres piles d’un usage plus facile que celle de M. Daniell , et dont l’action est constante pendant un temps plus long , mais dans lesquelles on emploie le zinc amalgamé.

Ce zinc amalgamé possède la précieuse propriété de ne pas être attaqué par l’eau faiblement acidulée par l’acide sulfurique dans lequel il est plongé ; mais vient-on à le toucher avec un fil de cuivre ou de platine, l’action devient très-vive, le zinc se dissout, et l’hydrogène se dégage sur le fil qui est le pôle négatif du couple voltaïque.

On a construit ainsi différentes piles en prenant pour métal négatif, du cuivre, du platine, etc., en ayant soin de séparer les deux métaux du couple à l’aide d’un diaphragme, condition indispensable à la constance du courant ; mais il est moins coûteux d’employer du cuivre. Ce métal ne s’altère pas pour ainsi dire; loin de là, il augmente plutôt de poids; car si l’on charge la case de cuivre avec du sulfate de ce métal, le cuivre du sulfate se réduit sur la lame de cuivre qui est le pôle négatif, et à la fin de l’expérience on l’enlève facilement.

Au lieu de baudruche et d’intestin de bœuf, on peut employer une vessie, et mettre simplement, comme on le fait à Paris, un cylindre creux de cuivre,^. 9, Pl II, lesté de sable, afin qu’il plonge dans le liquide, dans une poche formée par une vessie. Le tout est plongé dans un vase de verre MN, et

APPAREILS COMPOSÉS. \6g

entouré d’un cylindre creux de zinc ou plutôt de zinc amalgamé; la poche en vessie est remplie d’eau saturée de sulfate de cuivre, et des morceaux de sulfate sont placés à la partie supérieure du cylindre en baignant dans la solution , et la saturent continuellement à mesure que le sulfate est décomposé. Dans la case à zinc, c’est-à-dire dans le vase en terre , on met de l’eau salée saturée.

On trouve plus d’avantage à employer l’eau salée que l’eau acidulée; l’action est plus lente, mais aussi elle est constante pendant plus longtemps.

En général, les meilleurs diaphragmes sont ceux qui, tout en étant très-perméables à l’action du courant électrique, ne laissent traverser que très-peu des liquides qui baignent leurs surfaces. De très-bons diaphragmes sont des cylindres en cuir tanné, mais non préparés avec des graisses, de 3 à 4 millim. (i à alignes) et plus d’épaisseur. On les fait bouillir dans de l’eau salée, et on ne les laisse pas sécher avant d’en faire usage.

On peut employeravec égal succès, pour diaphragmes , des vases en porcelaine dégourdie, des cylindres creux en plâtre et des sacs en toile à voiles. Les premiers donnent une action très-énergique, mais le mélange des dissolutions se fait trop vite pour le but que l’on se propose. La terre de pipe présente le même résultat.

Cette terre donne de même le maximum d’action quand on s’en sert comme diaphragme dans la pileinventée parM. Grove. Cette pile (^<7 . io, Pl. 11), qui est très-petite, parce que chaque couple n’a pas une dimension de 3 centim. (i pouce i lignes), a pour diaphragmes des têtes de pipes en terre bouchées par en bas. Dans l’intérieur se trouve le zinc amalgamé plongeant dans de l’eau salée ; à l’extérieur, du platine plongeant dans de l’acide nitrique. Cette pile a une très-grande énergie d’action, comparativement à sa grandeur , puisque , avec six de ces couples , on fait rougir un petit fil de platine et l’on décompose trèsrapidement l’eau.

Le plâtre donne un bon résultat, mais il est attaqué avec le temps. Avec la toile à voiles à fils très-serrés , on forme des piles très-énergiques en employant toujours, comme ci-dessus, pour liquides, une dissolution de sulfate de cuivre du côte cuivre, et une dissolution de chlorure de sodium au côté zinc.

On a aussi employé des planchettes de bois ; l’intensité du courant est alors très-énergique, surtout avec des planchettes de sapin très-minces. Il faut, avant d’opérer sur le bois, le sou*

Galvanoplastie.

mettre, dans des chaudières à vapeur, à l’action de la vapeur d’eau, afin de lui enlever la sève et les matières résineuses qui pourraient retarder la marche du courant.

O11 peut aussi former des piles à courant constant , de la manière suivante, en n’employant qu’un seul liquide conducteur : on prend un vase, fig. 11 , PI. II, en terre poreuse, à demi cuite, mais assez cependant pour ne pas se délayer dans l’eau ; on y verse l’amalgame liquide de zinc, et l’on plonge ce vase dans un bocal plein d’une solution saturée de sulfate de cuivre. Un fil de cuivre, qui plonge dans l’amalgame, communique l'électricité négative, tandis que l’électricité positive est communiquée par une lame de cuivre plongeant dans le sulfate du même métal. C’est ici la réaction seule de l’acide sulfurique du sulfate de zinc de l’amalgame qui produit le courant électrique.

On peut encore imaginer d’autres dispositions, mais qui en réalité reviennent à celles que nous venons de décrire.

Au Muséum , il y a une pile qui agit avec une très-grand'e énergie pendant au moins six à sept heures. Chaque élément se compose d’une a.a%e,fig. 12, Pl. II , en cuivre AB, de 35 cent. (1 pied 1 pouce) de largeur, sur 4o centim. (1 pied 3 pouces) de hauteur et 5 centim. (1 pouce 10 lignes) d’épaisseur. De petites auges a b, a b’ communiquent avec A B au moyen d’ouvertures pratiquées dans la paroi de celle-ci, et servent à mettre des morceaux de sulfate de cuivre qui saturent continuellement la solution de sulfate contenue dans A B, à mesure qu’elle est décomposée par le courant électrique ; le métal positif est une plaque de zinc amalgamé M N, fig. i 3 , Pl. II , d’une dimension un peu plus petite que l’auge A B , afin qu’elle puisse entrer dans cette auge; un sac en toile à voiles dans lequel plonge la lame de zinc sert à séparer le zinc du cuivre ; on emploie pour dissolution du côté du zinc de l’eau salée.

Avec 1 2 couples formés de cette manière et réunis en pile au moyen d’un châssis, on a des effets de décomposition chimique et d’incandescence très-énergiques. Je crois que pour l’art de la dorure sur métaux à l’aide de l’électricité, dans le cas où l’on ferait usage de piles voltaïques, comme l’on n’a pas besoin d’une très-grande force voltaïque, il faudrait construire une pile de quelques éléments ayant ses couples disposés à peu près comme le couple ci-dessus ; seulement, les dimensions seraient plus petites; un décimètre (3 pouces 9 lignes), par exemple, de hauteur et de largeur suffirait.

Au lieu de toile à voiles, il serait bon d’employer du cuir

APPAREILS COMPOSES

peu épais , préparé comme nous l’avons indiqué plus haut ; le cuir ne donnerait pas un courant aussi énergique qu’un diaphragme en toile à voiles, mais l’action serait constante pendant plus longtemps, peut-être pendant une journée entière.