CHAPITRE XVII

Examen des altérations qui s'opèrent dans V Appareil électromoteur par sa réaction sur lui-même. Modifications qui en résultent dans son état électrique.

L’action chimique de la colonne électrique ne s’exerce pas seulement à l’extrémité des fils par lesquels on établit la communication entre ses deux pôles ; elle a lieu de même entre ses élémens métalliques , le conducteur humide qui les sépare tenant lieu du liquide dans lequel on plonge les fils. De là résultent dans l’intérieur même de l’appareil des cliangemens considérables qui modifient son état électrique , soit en influant sur l’action électromotrice des élémens qui le composent, soit en y altérant la conductibilité.

Le premier effet de cette action , c’est une absorption*, rapide de l’oxigène de l’air qui environne l’appareil. On peut s’en assurer d’une manière très-simple , en plaçant une pile verticale sur un support entouré d’eau , et la recouvrant d’une cloche cylindrique de verre qui plonge aussi dans l’eau par sa base , fig. S’j. En peu d’instans , on voit s’élever l’eau dans l’intérieur de la cloche, surtout si l’on établit la communication entre les deux pôles de la pile par des fils de métal , de manière à y déterminer la circulation de l’électricité. Quand il n’y a point de communication établie , l’absorption s’opère encore , mais avec beaucoup plus de lenteur. Dans tous les cas , après un temps plus ou moins long , selon le volume de la pile et la quantité d’air qui l’environne , l’absorbtion cesse et l’air resté sous la cloche ne présente plus de traces d’oxigène. Ce phénomène a été découvert par M. Frédéric Cuvier et moi , dans les premiers temps ou l’appareil électromoteur fut connu en France. Aujourd’hui nous pouvons aller plus loin et en pénétrer la cause j elle réside sans doute dans l’affinité de l’oxigène pour les surfaces électrisées vitreusement , comme le sont les élémens zmc de la pile j et , en effet, ce sont ces élémens qui se trouvent oxidés. L’effet est surtout énergique et durable

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quand la pile est tenue ainsi sous une cloche uniquement remplie de gaz oxigène pur. Alors son effet se prolonge beaucoup au-delà du temps qu’il aurait duré dans l’air ordinaire j et, lors même que la pile plongée dans une atmosphère d’azote paraît tout-à-fait éteinte, la restitution d’une petite quantité d’oxigène suffit pour la ramener.

Lorsque l’on démonte les piles qui ont été ainsi tenues en action pendant plusieurs heures ou même pendant plusieurs iours , sous une cloche qui empêche le renouvellement de l’air atmosphérique , avec une communication constamment établie entre leurs pôles , on trouve que les disques métalliques qui les composent adhèrent entre eux et aux rondelles de drap intermédiaires avec une si grande force qu’il est très-difficile de les séparer. Quand on y est parvenu , on voit que Faction chimique de la pile a réagi sur ellemême , et produit des altérations remarquables sur ses propres élémens. Si la pile a été montée de cette manière , zinc , humide , cuivre , zinc , etc. , fig. 58 , et qu’on l’ait po-

sée sur sa base zinc , on voit constamment que des molécules du zinc inférieur s’en sont détachées et se sont portées sur le cuivre supérieur , tandis que des molécules du cuivre se sont portées sur le zinc supérieur , et ainsi de suite du bas en haut de la colonne. Si la situation de la pile est inverse , cuivre , humide , zinc , cuivre — etc. , fig. 5g , le cuivre descend sur le zinc inférieur, le zinc sur le cuivre du haut en bas de la colonne. La direction du transport est inverse par rapport à la verticale , mais elle reste la même relativement à Fordre des élémens dont l’appareil est composé.

D’après cette disposition, le zinc est obligé , pour se porter sur le cuivre, de traverser le morceau de drap humide qui les sépare. Dans les piles ou la communication n’a point été établie , cette transmission n’a point lieu. La surface du cuivre est lisse , et celle du zinc qui lui est opposée est seulement couverte de petits filets noirs qui suivent la direction des fils du drap. Lorsque la communication est établie depuis un peu de temps , quelques particules d’oxide commencent à passer, et se portent sur le cuiyre j enfin , si l’actioi est forte , la

surface de ce dernier finit par en être recouverte entièrement. Alors l’action chimique et physiologique de la pile cesse , soit que l’ oxide de zinc déposé sur le cuivre exerce sur lui une action électromotrice qui balance celle du zinc métallique qui le touche par son autre face , soit que l’interposition de cette couche d’oxide offre un trop grand obstacle à la transmission de l’électricité, soit enfin , ce qui est le plus probable , que les deux effets se produisent à la fois.

Quelquefois l’oxide de zinc , après avoir traversé le morceau de drap , se revivifie sur le cuivre à l’état métallique. Alors l’élément sur lequel cette précipitation s’opère perd toute sa force électromotrice , puisque le cuivre s’y trouve en contact entre deux zincs.

Le mouvement de transport étant dirigé du zinc au cuivre à travers les conducteurs humides , lorsque le cuivre se porte sur le zinc, c’est toujours par les faces oh ils se touchent immédiatement. Alors si le cuivre adhère au zinc , il garde son brillant métallique ) quelquefois il se forme du laiton.. Ces revivifications n’ont pas lieu quand la communication n’est pas établie entre les extrémités de la pile. Il faut encore , pour qu’elles jouissent s’opérer , que les disques de drap ne soient pas trop épais , ni d’un tissu trop serré.

Ce sont là , je crois , les premiers phénomènes de transport qui aient été observés avec l’appareil électromoteur. Nous les avons annoncés , M. F. Cuvier et moi , dans le travail dont j’ai parlé plus haut. Ils sont surtout sensibles dans les piles composées de plaques d’un très-petit diamètre. La réaction de ces piles sur elles-mêmes est incomparablement plus forte et plus prompte que celle des piles à larges disques.

Tous ces changemens intérieurs étant bien constatés , il faut examiner quelle influence ils peuvent avoir sur l’état électrique , et , par suite , sur la permanence chimique de l’appareil électromoteur.

Commençons par l’absorption de l’oxigène , au moyen de laquelle l’énergie chimique de la pile est augmentée. Il est clair que cet accroissement n’auraiî pas lieu ; si îa conclue-

56o RÉACTION DE ^APPAREIL ÉLECTROMOTECTR

tibilité était parfaite ; car alors chaque élément métallique de la pile tirerait instantanément du sol , par transmission directe , la quantité d’électricité qui lui est nécessaire , selon le rang qu’il occupe. Mais les expériences contenues dans le précédent chapitre nous ont appris que ce cas est tout-à-fait idéal et, quoiqu’il ait été utile de le considérer d’abord pour concevoir nettement l’accroissement de l’électricité par la superposition des couples métalliques, il faut nécessairement modifier ces abstractions par la circonstance d’une conductibilité imparfaite , pour avoir une idée complète de la pile , telle qu’on peut la former réellement.

Selon les idées de Yolta, l’oxigène ne pourrait agir qu’en établissant une communication plus intime entre les élémens métalliques de la pile , en les serrant pour ainsi dire par l’oxidation les uns contre les autres , et contre les rondelles imparfaitement conductrices qui les séparent. Il est en effet Vraisemblable que cette adhérence contribue à augmenter la conductibilité , surtout dans les commencemens de Faction. Mais lorsqu’elle est devenue assez forte pour que la pile tout entière ne forme plus pour ainsi dire qu’une masse solide , lorsque les rondelles humides interposées entre les disques se sont desséchées , que tout l’oxigène qui l’environnait a été absorbé , et que l’action chimique semble tout-à-fait éteinte, quel nouveau degré d’adhérence peut subitement produire l’introduction d’une nouvelle quantité d’oxfgène ? Ne semble-t-il pas plutôt que cet oxigène ranime la pile en s’insinuant entre les rondelles , et portant à chaque disque de zinc avec lequel il se combine , la quantité d’électricité dont ce disque a besoin pour se recharger autant que l’exige le rang qu’il occupe? Alors l’état électrique des disques redevient le même que s’ils eussent tiré leur électricité du sol , et ils réparent leurs pertes avec la même rapidité. L’action chimique de la pile recommence donc aussi à s’exercer , comme elle le faisait avant le dessèchement des conducteurs humides. >

Mais si c’est l’oxigène qui rend l’électricité au zinc, oii prend-il cette électricité ? Se dégage-t-elle dans sa combinai-

&on àvec le zinc , et , en général , les phénomènes chimiques G[ui se passent dans l’intérieur de la pile , développent-ils l’électricité dont elle a besoin? Des expériences délicates faites avec la balance électrique m’ont prouvé que la proportion d’électricité qui pouvait se développer de cette manière était incomparablement plus petite que celle qui circulé réellement dans l’appareil ) ainsi l’oxigène environnant ne peut prolonger Faction d’une pile qu’en servant lui-même de conducteur entre les élémens métalliques qui la composent , et voici comment on peut concevoir cette communication.

Imaginons une pile montée de cette manière , cuivre , zinc, humide , et faisons-la communiquer au sol par sa base cuivre. Dans l’état d’équilibre, tontes les pièces de cette pile auront un excès d’électricité vitrée dépendant du rang qu’elles occupent. Si l’on touche la pièce supérieure , l’excès qu’elle possède s’écoulera dans le sol , et elle tendra à le reprendre aux pièces inférieures à travers les conducteurs humides. Mais ces conducteurs n’étant pas parfaits, il faudra pour cela un certain temps $ et , si l’on réitère la décharge avant que la communication ait pu se faire , la pièce supérieure prendra de l’électricité vitrée à la pièce de cuivre qu’elle touche immédiatement, de sorte que celle-ci acquerra un excès d’électricité résineuse j et la même chose arrivera plus ou moins à tous les couples métalliques qui composent la pile.

Cela posé , introduisons autour des disques une atmosphère d’oxigène. Cet oxigène se trouvera attiré par toutes les pièces de zinc qui sont à l’état vitré ) il se combinera donc avec leur substance en vertu de l’affinité qu’il a pour elle , et de l’influence électrique qui l’y détermine. Mais l’oxide de zinc qui en résultera sera à son tour attiré vers la surface de la pièce de cuivre supérieure , que l’imperfection des conducteurs laisse à l’état résineux. Il portera donc à cette pièce l’électricité vitrée du zinc métallique qu’il abandonne , et ce mouvement de transport, continué du bas en haut de la pile y rétablira la transmission de l’électricité. La même chose Tome L $6

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arriverait encore dans une pile qui communiquerait au soi par son sommet zinc , parce que l’état imparfait des conducteurs permettra de même aux élémens métalliques de se mettre dans des états opposés.

Çette explication , qui est due à M. Davy , s’applique également à toutes les autres décompositions chimiques qui s’opèrent dans l’intérieur de la pile. Les produits qui en résultent , attirés vers les surfaces diversement électrisées , transportent avec eux l’électricité de ces surfaces , et produisent directement le même résultat qui naîtrait d’une parfaite conductibilité.

On doit donc s’attendre que toutes les modifications qui surviennent dans l’état chimique des conducteurs humides, influeront sur l’action de la pile , et même sur la quantité d’électricité qu’elle communiquera au condensateur par un simple contact. De là les différences que présentent les mêmes piles à des époques diverses de leur action , et cela doit influer aussi sur la progression de leur énergie avec le nombre des étages.

L’affaiblissement progressif et inévitable des appareils électromoteurs montés avec des conducteurs humides, a fait faire aux physiciens une infinité de tentatives pour découvrir une construction de pile qui n’employât que des conducteurs parfaitement secs. Jusqu’ici leurs efforts ont été vains ; ou du moins les piles ainsi construites n’ont pas possédé une conductibilité assez grande pour produire les décompositions chimiques • objet principal pour lequel on peut désirer un appareil permanent.

A cet égard , Volta a découvert entre les substances métalliques une relation très-remarquable , qui rend impossible la construction d’une pile avec ces seules substances. Je vais l’exposer d’après lui ; mais je n’ai pas eu l’occasion de la constater.

Si l’on range les métaux dans l’ordre suivant, argent, cuivre, fer, étain, plomb, zinc, chacun d’eux deviendra vitré parle contact avec celui qui le précède, et résineux $vee celui qui le suit. L’électricité vitrée passera donc de

l’àrgent au cuivre , du cuivre au fer, du fer à l’étain , et ainsi de suite.

Maintenant la propriété dont il s’agit consiste en ce que îa force électromotrice de l’argent au zinc est égale à la somme des forces électromotrices des métaux qui sont compris entre eux dans la série : d’oii il suit qu’en les mettant en contact, dans cet ordre , oü dans tel autre que l’on voudra choisir, les métaux extrêmes seront toujours dans le même état que s’ils se touchaient immédiatement. Par conséquent , Si l’on suppose un nombre quelconque d’élémens ainsi disposés, dont les extrémités seraient , par exemple , argent et zinc, on aurait le même résultat que si les élémens étaient seulement formés de ces deux métaux * c’est-à-dire qu’il n’y aura pas d’effet , ou qu’il sera le même que celui qu’aurait produit un seul élément.

Il parait jusqu’à présent que la propriété précédente s’étend à tous les corps solides qui sont de très-bons conducteurs ^ mais elle ne subsiste pas entre eux et les liquides. C’est pour cela que l’on réussit à la construction de la pile par l’intermède de ces derniers. De là résulte la division que fait Volta des conducteurs en deux classes : la première comprenant les corps solides • la seconde , les liquides. On n’a pu construire encore l’appareil à colonne que par un mélange con-6 Tenable de ces deux classes ; il devient impossible avec la première seulement , et l’on ne connaît pas encore assez exactement l’action mutuelle des corps qui composent la seconde , pour prononcer s’il en est de même à leur égard. Cependant , il paraît que cela ne doit pas être , car la nature a réalisé de véritables piles à liquides dans les appareils électriques de certaines espèces de poissons, particulièrement de la torpille. Ces appareils , situés près de l’estomac de l’animal, sont composés d’une multitude de tubes rangés à coté les uns des autres et remplis d’un liquide particulier. Il paraît que l’animal peuÇ mettre à volonté cette pile en action , et alors il peut communiquer de vraies secousses électriques aux corps animés avec lesquels il est en contact.

Si l’on n’a pas pu réussir à former des appareils voltaïque*

564 REACTION DE ^APPAREIL ÉlECTROMOTEÜR.

absolument secs et indécomposables , on est parvenu à en obtenir dont Faction, à la vérité très-faible , est du moins de longue durée. Telle est la pile que M. Hachette a construite avec des couples métalliques séparés par une simple couche de colle de farine , mêlée de sel marin. Lorsque cette couche est séchée , l’humidité qu’elle tire de l’atmosphère , la rend assez eonductrice pour permettre le rétablissement de l’équilibre électrique entre les élémens métalliques, dans un temps inappréciable ; aussi elle charge le condensateur par un simple contact sensiblement instantané , et elle conserve cette propriété pendant des mois et des années entières, ce qui en fait un véritable électrophore; mais elle ne donne ni commotion , ni saveur , ni action chimique. M. Zamboni a construit aussi une pile dont l’effet électrique paraît très-durable ; il la compose avec des disques de papier , doré ou argenté sur une de ses faces , et recouvert sur l’autre d’une couche d’oxide de manganèse pulvérisé. Alors, dans la superposition de ces disques, les couples métalliques se trouvent formés d’argent ou d’or , en contact avec l’oxide de manganèse ; et le papier interposé sert de conducteur. De là résulte une transmission d’électricité trèsfaible ; aussi obtiem-on seulement des signes électriques, de même qu’avec la pile à la colle , mais point d’action chimique , ni de commotion , ni même de saveur. Cette dernière classe de phénomènes exige donc un rétablissement d’équilibre électrique plus rapide. Pour mettre en évidence les effets extrêmes de ce retard , j’ai construit des piles oh le corps humide était suppléé par des disques de nitrate de potasse , fondus au feu; alors la conductibilité était si faible que le condensateur mettait un temps sensible à se charger , et se chargeait de plus en plus, avec le temps , jusqu’à une certaine limite , qui était la même qu’avec les piles les plus énergiques , pour un nombre d’étages pareil. D’après la loi de ces charges , j’ai pu conclure que la quantité initiale d’électricité, donnée par une pareille pile au condensateur , dans un infiniment petit , était incomparablement moindre qu’avec les piles ordinaires ; et comme ce sont ces charges

initiales qui produisent les décompositions chimiques , quand la communication est établie entre les deux pôles , on voit pourquoi ces piles , ou la conductibilité est ties^faiblc , ne produisent point ces phenomenes , et ne donnent ni action chimique, ni saveur, ni commotion.