Emploi du pont de Wheatstone et du téléphone

On utilise les courants alternatifs fournis par le circuit induit d'une petite bobine de RuhmkorlT.

La résistance liquide est employée avec des électrodes en forme de lames qui doivent occuper toute la section de la colonne liquide.

Ces électrodes devront être faites, si possible, avec une lame de platine,

I que l'ona/>/(7/i/iéeen ta chauffant au

rouge après l'avoir enduite d'une so-

lutionde chlorure de platine.

On prend pour terme de comparaison une résistance métallique fiie que l'on peut préparer soimême (VII, 71) et qui vaut lo ohms, loo ohms ou looo ohms, selon la valeur de la résistance à mesurer.

Pour rétablir l'équibbre, on fait varier le rapport des deux autres branches du pont. Il est assez commode de laisser néan^ moins constante la somme de ces deux dernières résistances et les constituer toutes deux avec un seul fil de manganine {l^ loo""; rf^o'",oa) tendu sur une planche de bois {VII, 63).

Les connexions étant établies comme l'indique le diagramme, J'expérience consiste à déplacer le contact du téléphone sur le

D,g,t7cdb/GOOgIC

nÉSl9TA»CE DES ÉLECTBOLYTES. 2^1J

fil tendu jusqu'à ce que l'on obtienne dans ce téléphone le silence complet ou, du moins, un minimum de son.

Mesurer alors les deux longueurs de fil à droite et à gauche du contact mobile. Leur rapport fait connaître le rapport de la résistance liquide mesurée et de la résistance métallique de comparaison.

— Si l'on doit faire un grand nombre de ces mesures, il est commode d'avoir un appareil sur lequel on puisse lire directement le rapport cherché. 11 suffit pour cela de coller sous le fil tendu une bande de papier blanc sur laquelle on inscrit les nombres o, i ; o,a; ...; i; 2; ...; n; ... aux points oii le rapport des deux parties du fil a précisément ces valeurs, c'est-à-dire aux distances

— , — /, ..,,->■■■.=/,.,., 1, ..., comptées à partir de

l'extrémité du fil, en désignant par l la longueur de ce fil.

80. Rhéostats à liquides. — Ces rhéostats sont très facile!* à construire.. On peut faire varier leur résistance dans d'énormes proportions en faisant varier soit la longueur de la colonne liquide, soit la concentration de l'électroljte.

On prend comme électrolyte une solution de sulfate de cuivre, et, comme électrodes, des plaques de cuivre. La supériorité de ces rhéostats à sulfate de cuivre sur les rhéostats à liquide acide ou alcalin, tient à ce qu'ils ne donnent pas de dégagements gazeux.

Voici leurs conditions de fonctionnement usuelles.

L'intensité du courant ne doit pas dépasser 6 ampères par décimètre carré de surface d'électrodes pour les dissolutions de sulfate de cuivre à 10 pour 100. La puissance absorbée par le rhéostat ne doit pas dépasser 1 o watts par décimètre

carré de surface refroidissante. Ainsi un rhéostat vertical en forme de tube (1 = ^o""; d = 3™, 5), monté comme l'indique la figure, peut supporter près de o,5 ampère sous 80 volts. De même un rhéostat construit avec un bac pouraccumulateur(35™; 20''"'; i5™) peut supporter 1 5 ampères sous 1 5 volts.

2JO CHiPITRE VU. ÉLECTRICITÉ ET MAGNÉTISME.

La grande Ciipacilé raloriri(]ue des rhéostats à liquide leur permet d'absorber, mais seulement pendant un temps très court, des puissances bien plus considérables que leur puissance noriiiale(55, 106, ItO, 154 bis, 175).

— On se sert souvent, daas l'industrie, de rhéostats à liquide contenant une solution de carbonate de soude et dont les électrodes sont en fer.

LOIS DE LÉLECTROLYSE.

81. Voltamètres. — Voltamètres pour dépôts nn-talliques — La solution saline peut être placée dans un \ase de verre cylindrique (V=^ litre). On y plonge les deux électrodes constituées par des plaques du métal étudié {5''"''x id'"). Si l'on veut éviter l'emploi de supports isolants spéciaux, on peut plier les angles des

laques <

)cher au vase lui-

même {VII, 67).

Il est encore assez commode de percer des Irons dans le baut des plaques et de les enfiler sur des baguettes de verre reposant sur le Lord du vase.

Voltamètres pour dégagements gazeux. — Courber un tube de verre (</:= o™, 4) en forme de J (15*"°+ a*^'"). Étirer légèrement l'extrémiié de la petite branche et y sonder un bout de fil de platine {1= ■>.'"", d^ o'="',o5) qui sera tenu par son milieu.

Après refroidissement, introduire quelques gouttes de mercure dans ce tube en J, ù l'aide d'un tube effilé, et faire passer le mercure dans la petite branche en secouant un peu le tube.

On amène le courant a cette électrode par un fil de cuivre (c( = o'", 1 ) qui pénètre par la branche ouverte et descend jusqu'au mercure.

Ayant préparé deux électrodes semblables, on les place dans un verre à cxi>ériences (V = ~ litre) ou dans un vase cylindrique que

,,GoogIc

ÉLECTROLTSE. 201

l'on remplil du liquide étudié. C'est, le plus souvent, de l'eau acidulée sulfurique à 3o pour loo. On renverse, dans ce verre, de

petites éprouvettes graduées ou des tubes à essais pleins d'eau acidulée dont on coiffe le platine des électrodes, et le voltamètre est prêt à fonctionner.

Ce voltamèfre a une résistance de quelques ohms. Avec une force électroinotrice d'une vingtaine de volts, on j peut faire passer des courants de s à 3 ampères et obtenir, par conséquent, une vingtaine de centimètres cubes d'hydrogène par minute (').

— Pour l'électrolyse des solutions de soude ou de potasse, on peut se dispenser d'emplover du platine. On préparc les tubes en J avec du verre de o"",6 de diamètre, et on leur donne une courbure assez faible (R^S'"). On peut alors faire entrer par la grande branche un Jil de fer recuit (d T=o"",o5) qui contourne la eourlture et sort par la petite branche. Ce fd de fer sert directement d'électrode, et n'a pas besoin d'étie soudé au verre (95).

— Pour l'élcctroljse des chlorures, on prend comme électrode positive une tige de charbon (rf=o"",5, /= 20"'). On la fait entrer dai

9 un tube de

les fortes densités de courant, le volume d'oxygène formé est en -aison de la production drs peroxydes qui restent dans ta dissolution Q de la formation d'une proportion très aeiuible d'ozone.

aSa CHAPITRE TH. — ÉLECTRICITÉ ET MAGNÉTISMK.

verre plus large (rf ^ i "", /^2o"°) qui sert d'éprouvellc, et Ton fait le joint à la partie supérieure avec un masiic fusible. L' extrémité supérieure du charbon a été cuivrée par éleclrolyse (VII, 88 1, et l'on y soude le fil de cuivre{d = o''",i) qui amène le courant (95).

Si l'on a soudé un lube de dégagement sur le tube de verre, il sera facile de recueillir le chlore et de le mesurer (*).

88. Lois de Faraday. — Uniformité de l'inlensité le lonff du ci/cuit. — Placer dans un même circuit deux voltamètres à eau acidulée (VII, 81) et une force éleclromotrîce de 4 à 6 volts. Si la force électromotrice dont on dispose est plus grande, nn introduit un rhéosUl dans le circuit pour n'avoir qu'un courant d'environ i ampère.

Mesurer au bout de quelques minutes les volumes d'hydrogène dégagés dans les deux voltamètres. Ces volumes doivent être exactement les mêmes.

— On rend cette expérience très frappante en recueillant les gai dans des petits ballons jaugés (II, 17), sur le col desquels sont

marqués des volumes égaux (V = 5o"°'). SI l'on arrête le passage du courant juste au moment où l'un des ballons est exactement plein d'hydrogène, on constatera que l'autre ballon s'est aussi rempli dans le même temps.

Êquivalenls ëlectrochimiques. — Mettre en série un voltamètre à eau acidulée (lo pour loo) à électrodes de platine et un voltamètre à soude (lo pour lOo) à électrodes de fer, dans lesquels des ballons de 200'°' serviront à recueillir l'hydrogène. Mettre encore dans le même circuit un voltamètre à sulfate de cuivre

( ') Le vulume de chlore recueilli est géBéralement ta dêricit par rapport au volume d'hydrogène que dégai>,e la mtmu quaolitâ d'dlectncité. (Jne partie du chlore peut, en elTet, rester dans la solutioa i l'étal de chlonteet d'hypocblorile.

ÉLECTiioLYSE. a53

(lo pour loo) à électrodes de cuivre et un vollainètre à azotate d'argent (lo pour loo) à électrodes d'argent.

Envoyer dans ces voltamètres un courant d'environ i ampère pendant une demi-heure. Mesurer ensuite les volumes d'hjdrogène en les transvasant, sur la cuve à eau, dans des éprouvettes graduées. On devra en avoir obtenu les ntémes volumes de gaz dans les voUamètres à soude et à eau acidulée.

Les électrodes de cuivre et d'argent ayant été pesées au demi-centigramme avant et après l'expérience, on constatera d'abord que le gain des électrodes négatives est égal à la perte des électrodes positives.

On reconnaîtra aussi que les masses d'argent, de cuivre et d'hydrogène obtenues sont, à quelques millièmes près, proportionnelles à leurs poids atomiques divisés par leurs valences.

83. Etalonnement d'un ampèremètre. — On met l'ampéremèlre en circuit avec un voltamètre contenant une solution à lo pour loo de sulfate de cuivre pur ou d'azotate d'argent pur. Les électrodes doivent être assez grandes pour que la densité dn courant ne dépasse pas i ampère par décimètre carré de surface d'électrode.

On a soin de maintenir ce courant exactement constant ou, tout au moins, de faire des lectures fréquentes de l'ampèremètre, pour que l'on puisse définir exactement la valeur moyenne de l'intensité.

On laisse passer le courant pendant on temps suffisant pour que l'augmentation de poids de l'électrode négative puisse être déterminée au millième prés avec la balance dont on dispose. L'intensité qui correspond à l'indication de l'ampèremètre est alors déterminée en valeur absolue à un millième près.

84- Variations de concentration au voisinage des électrodes- — Remplir une éprouvelte à pied (V = 5oo""') avec une solution à i pour loo de sulfate de cuivre et se servir comme électrodes de deux lames de cuivre horizontales occupant toute la largeur de l'éprouvetle et soudées à des fils de cuivre. Le (il qui conduit à l'électrode inférieure est isolé par un tube de verre.

Prendre l'électrode supérieure comme électrode négative et envoyer dans la colonne liquide un courant de quelques centièmes d'ampère, ce qui peut nécessiter une cinquantaine de volts.

Si l'on maintient ce courant pendant une demi-heure, on

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observe une dficoloration presque complète de la solution de sulfate de cuivre au voisinage du pôle négatif ( 15 iw, 82 bis).

85. Mobilité des ions. — Montage. — Se procurer u» tube en U (A = m>"", d=; i'^'",5) prolongé par un tube plus étroit soudé sur la courbure. Adapter on robinet de verre à ce tube et le relier à un petit entonnoir au moyen d'un tabe de caoutchouc {feuille anglaise; rf=o"", 8; t^ôo'"). Fixer les deux parties de l'appareil sur des supports à pinces de hauteur réglable.

Fermer le robinet de communication et remplir l'entonnoir avec une solution rose foncé de permanganate de potassium.

Ouvrir le robinet pendant un instant et laisser passer quelques gouttes de liquide dans le tube en U, afin d'être sûr que le tube de caoutchouc ne contient plus de bulles d'air.

Retirer le tube en U, le rincer à l'eau, mettre un jtampon lâche de coton hydrophile dans la tubulure inférieure et remettre l'appa-

reil en place. Prendre ensuite de l'eau très légèrement acidulée par quelques gouttes seulement d'acide sulfurique et en Jverser dans le tube en U une quantité telle que les grandes branches soient à moitié pleines.

Régler la hauteur des supports de façon que le niveau du permanganate soit un peu plus haut que celui de l'eau acidulée et ouvrir doucement le robinet de communication. Le permanganate monte dans le tube en U sans se mélanger à Peau acidulée et arrive bientât à mi-hauteur des grandes branches : on ferme alors le robinet.

Expérience. — Plonger des fils ou des lames de platine à la partie

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