CHAPITRE VIII

dans un sel do cuivre, c'est-à-dire les couples de sulfate de cuivre, ont été employés par M. Becquerel depuis cetie époque. Le sulfate de cuivre était décomposé par le courant de la pile lui-même , et la lame négative n'était pas polarisée, car l'hydrogène formé réduisait le sulfate de cuivre sur la surface de cette lame; du côté positif l'oxygène oxydait le zinc, on évitait la polarisation parles gaz et les autres corps provenant de la décomposition électro-chimique, et, les lames restant identiques à elles-mêmes, le courant était constant, pourvu que les liquides eussent la même composition etla même température.

M. Becquerel lit connaître aussi en 183r> l'appareil dont nous avons parle page 1(38, et qui a été nommé pile à oxygène ; dans cet appareil il a employé pour la première fois l'acide nitrique au pôle négatif dé la pile, lequel dépolarisait la lame en lui enlevant à chaque instant l'hydrogène transporté.

Ces recherches, bien que connues des physiciens, ne furent pas appliquées pendant plusieurs années; en 1836 ■ la) M. Daniell fit connaître une pile qui n'était que la reproduction, sous une forme plus commode, de la pile découverte par M. Becquerel. Il se servit pour métaux de zinc et de cuivre, et les deux liquides, qui étaient de l'eau acidulée ou une dissolution de sulfate de zinc et «ne dissolution de sulfate de cuivre, étaient séparés par une forte baudruche formant un cylindre au lieu d'être une simple surface plane, comme dans l'appareil de M. Becquerel; en outre, en établissant avec un système de siphons une circulation du liquide qui attaquait le zinc, le liquide conservait la même composition et le même degré de concentration, et par conséquent la pile était constante.

D'après cela, la découverte de la pile à sulfate de cuivre a donc été inexactement attribuée à Daniell par plusieurs auteurs. Du reste, il est facile de citer ce qu'ont dit à ce sujet M. Pouillet en exposant en 1837 ses recherches sur la démonstration expérimentale des lois des courants dans les piles, et M. Grove en présentant à l'Académie des sciences de Paris la pile dont il va être question plus loin.

M. Pouillet s'exprime ainsi (i6) : « Les piles qui ont été em- « ployées de préférence sont les piles cloisonnées, dont le principe « est dû à M. Becquerel ; elles ont l'immense avantage d'avoir une « force constante pendant des heures entières, etc. »

M. Grove (17) dit : « M. Becquerel a été le premier à se servir de « celle-ci ( d'une vessie) dans les cellules excitantes de l'auge , et « par ce moyen il nous a donné le pouvoir de produire un courant « constant en empêchant la précipitation mutuelle des métaux ;

« avec une autre forme de diphragme, c'est-à-dire avec l'argile huit mectée, M. Becquerel a produit ces résultats extraordinaires de « cristallisation si universellement connus et d'une si grande importe tance. M. Daniell aussi, par le moyen du diaphragme poreux, a « beaucoup amélioré la construction des batteries voltaïques. »

La pile à sulfate de cuivre a été modifiée depuis cette époque, et, tout en lui donnant différentes formes, on s'est servi tic divers diaphragmes, etc.; M. Becquerel, de 1830 a 1840, dans ses recherches sur le traitement électro-chimique des minerais d'argent, s'est servi de diaphragmes formés de planches, de toiles à voile, de porcelaine dégourdie, de plâtre, de creusets ordinaires, etc.

En 1839, M. Grove fit connaître à l'Académie des sciences de Paris une pile de petite dimension, mais dont la disposition était telle que sa puissance d'action était plus grande que celles qui avaient été employées jusqu'ici. Il se servit comme diaphragme perméable d'une tète de pipe, et plaça en dedans et en dehors différents liquides: d'abord de l'acide nitrique et de la potasse, connue dans la pile à gaz oxygène de M. Becquerel; puis des acides, et de chaque coté des lames de platine ou d'or, dans le but d'étudier les actions produites au contact des acides entre eux ; il substitua ensuite aux deux lames inoxydables, d'un côté une lame de zinc amalgamé plongée dans l'eau acidulée par l'acide sulfurique, et de l'autre une lame de platine plongée dans l'acide nitrique, et il obtint un couple voltaïque d'une grande énergie. Dans cette disposition découplé, l'électricité dégagée résulte de l'action de l'eau acidulée sur le zinc amalgamé et de la réaction des deux dissolutions entre elles, et la lame de platine plongée dans l'acide nitrique se dépolarise continuellement, comme dans la pile à gaz oxygène faite antérieurement par M. Becquerel, parce que l'hydrogène naissant réduit l'acide azotique.

Quelques jours après la publication de la note de M. Grove, présentée à l'Académie des sciences de Paris par M. Becquerel, M. Grove vint au Muséum d'histoire naturelle, et, sous sa direction , il nous fut possible de faire monter une pile dans laquelle les tètes de pipes étaient remplacées par des vases cylindriques poreux en biscuit de porcelaine, et qui existaient au laboratoire depuis longtemps. On mit en dehors de chaque cylindre un vase d'eau acidulée par l'acide sulfurique au ~ et un cylindre; eu zinc amalgamé, etdansle diaphragme de l'acide azotique et une lamede platine; cette pile de 10 éléments présenta deseffets calorifiques etchimiques très-

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énergiques. Depuis celte époque, en France et en Allemagne, on a conservé cette forme cylindrique aux diaphragmes perméables de la pile de M. Grove; en Angleterre on a préféré les diaphragmes en terre poreuse et plats.

En 1843 (-48), M. Bunsen envoyait à l'Académie des sciences la description d'une pile ne différant de celle de M. Grove qu'en ce que le conducteur en platine qui se trouve dans l'acide nitrique était remplacé parun conducteur en coke préparé. Le coke préparé, ouïe charbon de cornue, comme on l'emploie maintenant, remplit la fonction de conducteur, et ne fait que rendre la dépense première d'une pile de Grove moins coûteuse; quanta l'effet produit, il est le même.

La pile ii acide nitrique est de toutes les piles usuelles celle qui est la moins coûteuse, et qui donne les effets les plus énergiques; c'est pour ce motif qu'elle a été adoptée malgré l'inconvénient très-grand qu'elle présente, et qui tient aux émanations de vapeur nitreuse. Elle est considérée comme constante, mais, pour que cette condition soit remplie, il faut que la résistance à la conductibilité de chaque couple soit la même, et par conséquent que la température et la composition des liquides des couples reste fixe. Si donc on ne renouvelle pas continuellement les liquides des couples, l'action décroit au fur et à mesure que leur résistance à la conductibilité augmente; cette dernière est en effet l'élément essentiellement variable d'une pile. Quand on veut employer une pile moins énergique mais plus constante, on a recours à la pile à sulfate de cuivre, décrite plus haut.

Piles diverses. Avant que les piles à courant constant fussent connues, et même depuis, on a cherché à perfectionner la pile simple de Volta, déjà perfectionnée par Cruikshaoks etWollaston, soit pour en rendre l'emploi plus commode, soit en vue de produire des actions calorifiques énergiques; mais, bien que les appareils proposés aient été abandonnés depuis que l'usage des piles à sulfate de cuivre et à acide nitrique s'est généralisé, nous donnerons cependant quelques détails sur les appareils proposés.

Children,en 1815(49), a construit une piledontles éléments ay «i ni chacun trente-deux pieds anglais de surface étaient capables des elfe: s caloriques les plus puissants; ces effets tiennent à la faible résislance des couples due au rapprochement des lames et à leur grande surface, ce qui fait que l'intensité du courant est énergique, malgré que la force, électro-motrice du couple soit plus faible que dans les piles accourant constant à deux liquides. Le detlagrateur que M. le

docteur Hare construisit en 182*2 (50), ainsi que les piles en hélices proposées par M. Pouillet (51), ont conduit au même but; dans ces appareils, les lames sont disposées suivant des cylindres concentriques ou suivant une surface hélicoïdale, de manière à présenter de grandes surfaces sous un petit volume.

Plus tard, M. Faraday (52), en 1835, et M. Muncke (53), en 1841, d'après les dispositions qu'ils ont adoptées, ont fait voir que l'on pouvait plonger les couples d'une pile dans une même auge; d'après la très-grande différence de conductiblité existant entre les liquides et les métaux, l'effet était sensiblement le même que si chaque couple était dans une auge séparée.

En 1840, M. Smée (54) a indiqué une disposition de pile simple dans laquelle les deux métaux plongent dans un seul liquide, l'eau acidulée par l'acide sulfurique; mais la lame non altérable ne doit pas être polie , et doit avoir la surface rugueuse ; il a pris comme électrode négative du platine platiné ; depuis , on a proposé d'y substituer du cuivre argenté, puis platiné. La supériorité d'action de ce couple sur les couples simples tient à ce que la polarisation qui a lieu sur le platine est plus faible et que le gaz hydrogène se dégage facilement de la surface négative; mais le courant n'est régulier que par suite de ce que la polarisation est rendue constante, car elle n'est pas détruite comme dans les piles à deux liquides. Cette pile, malgré l'inconvénient du dégagement de gaz hydrogène, peut être employée dans des opérations de galvanoplastie.

En 1844 (55), M. le prince de Bagration proposa une pile qui peut être utilisée pour les actions peu énergiques et de longue durée; cette pile consiste en lames alternatives de cuivre et de zinc, placées en terre ou dans du sable humecté avec une solution de sel ammoniac : sa résistance à la conductibilité est grande; mais, comme son action est assez régulière, elle peut être utilisée dans les actions lentes ou faibles ; néanmoins, même dans ce cas, l'emploi de faibles couples à sulfate de cuivre est encore préférable.

En somme , ces différentes piles , qui ne sont que des modifications de la pile simple de Volta, ou piles à un liquide, sont soumises aux mêmes causes de diminutions d'intensité du courant et soulèvent les mêmes objections que les piles à auges ou à la Wollaston ; elles ne sont plus en usage actuellement.

M. E. Becquerel (55') a prouvé que non-seulement l'emploi de liquides réducteurs pouvait dépolariser l'électrode négative des couples, mais encore que l'on pouvait y parvenir par le mouvement de

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l'électrode ou du liquide qui l'environnait; jusqu'ici le premier moyen a été seul employé et on n'a pu utiliser le second.

11 nous reste, pour terminer les différentes piles qui onl été décrites, à parler de deux formes de couples dans lesquels on ne se sert que d'un seul métal pour les deux électrodes, lesquelles plongent dans deux liquides différents séparés parune cloison perméable. Déjà, comme on l'a vu page HiS, M. Becquerel avait montré dans la pile à gaz oxygène, qu'avec la potasse et l'acide nitrique et des lames de platine ou d'or de, chaque côté, on avait un couple énergique.

M. Schœnbein (56), en lSi-2, construisit une pile dans chaque élément de laquelle du 1er constituait les électrodes ; d'un coté, le 1er plongeait dans de l'acide nitrique concentré, et , devenant alors passif, connue l'a observé pour la première fois Bergman (57), puis successivement différents physiciens et en particulier M. Schœnbein, formait le pôle négatif; de l'autre, le fer plongeait dans l'eau acidulée par l'acide sulfurique, et constituait le pôle positif ou métal oxydable ; les deux liquides étaient séparés par un vase poreux.

S. A. le prince Louis-Napoléon (58), sous la date du 23 avril 1843, annonçait à l'Académie des sciences qu'il avait construit une pile avec des lames d'un seul métal, le cuivre, et deux liquides différents, l'eau acidulée par l'acide sulfurique et l'eau acidulée par l'acide azotique , séparés par un diaphragme poreux ; ce dernier liquide attaquant seul le cuivre, l'autre lame était inactive, et il en résultait un courant électrique servant à démontrer que, dans la pile, le courant a une origine chimique et n'est pas dû au contact de métaux différents. L'exposé des principes en est fait avec une précision et une netteté remarquables.

Les effets observés dans ces circonstances viennent à l'appui de ceux qui ont été cités dans le chapitre précédent.

Force électro-mol rire des couples. Dans les piles voltaïques à deux liquides ou à courant constant, comme dans les autres piles, l'étude des effets d'un couple doit seule préoccuper, puisque de la somme des actions produites on conclut l'effet de la pile entière. Examinons donc comment on a comparé les forces électromotrices des différents couples dont on peut faire usage.

Dans un couple, ainsi qu'on l'a vu, il y a deux sortes d'éléments à considérer : I" la force électro-motrice, ou l'excès de tension en vertu de laquelle l'électricité passe dans le circuit, et qui résulte des actions chimiques diverses exercées dans le couple, et non pas du simple contact des métaux, comme le pensait Volta ; 2° la

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résistance à la conductibilité, qui résulte uniquement de la somme des résistances des parties solides et liquides composant le couple. La première conslitue l'élément constant, ou du moins à peu près constant, du couple , pourvu que les corps solides et liquides dont il est formé restent dans les mêmes conditions, puisqu'il n'y a pas de polarisation , ou du moins qu'on la suppose nulle; la seconde, l'orme l'élément essentiellement variable , car non-seulement la concentration des liquides fait varier à chaque instant la résistance à la conductibilité de la pile , mais l'influence de l'élévation de température due à la circulation de l'électricité est telle que pour 30 ou 40 degrés d'élévation de température la résistance est diminuée de moitié. 11 importe donc, dans les couples à deux liquides, de connaître les causes qui font varier la force électro-motrice, car l'intensité du courant émis est directement proportionnelle à cette force; quant à la résistance , moins elle sera grande, plus l'intensité du courant augmentera , et il suffit de rappeler que c'est par l'augmentation de dimension des couples et le rapprochement des surfaces des laines, queWollaston, Clnldren, Hare, l'ouillet, ont obtenu ce dernier résultat.

La force électro-motrice flans un couple à deux liquides résulte de trois effets : l u de l'action chimique exercée sur le métal altérable, qui est le plus souvent du zinc amalgamé, et en vertu de laquelle le métal prend un excès d'électricité négative et le liquide actif un excès d'électricité positive ; 2° de l'action produite par les deux dissolutions agissant l'une sur l'autre ; 3° de l'action qui résulte de l'effet du conducteur négatif sur le liquide. Les deux premiers effets subsistent toujours; le troisième est souvent nul, comme lorsqu'il s'agit de la pile à acide nitrique; mais si le conducteur négatif est recouvert d'un peroxyde , comme le peroxyde de manganèse ou de plomb, et ainsi que l'ont prouvé MM. Becque rel (50), Munck (60), puis MM. Delarive ((M), Schœnbein (62) .'t Matteucci, alors l'effet électrique qui en résulte s'ajoute au courant produit par la réaction exercée sur le zinc, et l'intensité du couple est augmentée: tel est l'effet qui est produit dans les couples dont l'électrode négative est entourée de substances capables d'être ramenées à un état d'oxydation moindre.

La plupart des physiciens qui ont étudié la pile ont comparé les forces électro-motrices des différents couples que l'on peut tonner en changeant la nature des métaux et des liquides des piles a deux liquides: MM. Pouillet, Despretz, Delarive, Wheatstone (63), ont

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employé la formule fondamentale de la pile de Volta pour déduire les rapports de ces forces ; MM. Fechner (64), Joule, ont introduit une résistance très-grande dans le circuit des couples, afin que, ces circuits pouvant être considérés comme égaux en résistance, les rapports des intensités électriques soient proportionnels aux forces électro-motrices; MM. l'oggendorf (Go) , J. Regnauld (66), Gaugain(67), ont opposé au couple voltaïque et dans le même circuit un ou plusieurs couples dont la force électro-motrice était prise pour imité, afin de ramener l'action du circuit total à zéro ; M. E. Becquerel (08) a fait usage d'un procède analogue à celui qui a été indiqué par M. Fechner, mais en mesurant l'intensité des courants a l'aide d'une balancé électro-magnétique.

M. E. Becquerel a déterminé séparément les différents effets cités plus haut et dont la réunion constitue la force électromotrice du couple , en mesurant les actions comparées que donnent les différents métaux altérables plonges dans divers liquides, et les effets que l'on obtient en substituant au sulfate de cuivre, à l'acide nitrique, a'i peroxyde de plomb el de manganèse, d'autres corps qui absorbent l'hydrogène, comme l'acide chromique (O'J), l'eau oxygénée, le chlore, etc. ; de sorte qu'on peut, par l'inspection des tableaux qu'il a insères dans son travail, reconnaître les forces électro- motrices que peuvent donner les combinaisons d'un grand nombre de métaux et de liquides associés ensemble.

Parmi les métaux altérables d'un emploi ordinaire, le zinc amalgamé offre la plus grande forée électro-motrice dans l'eau acidulée ; il n'y a que les métaux alcalins, comme le potassium ou le sodium, qui donnent des actions plus énergiques; le fer, entre autres, ne donne à peu près que les j des effets du zinc.

Dans ce chapitre, deux découvertes fondamentales dominent : I" celle des lois de la conductibilité, entrevues par Davy, démontrées par M. Becquerel dans une portion de circuit, et ('tendues aux circuits dont les piles font partie, par MM. Ohm, Pouillet, Fechner; 2° celle des principes des piles à courant constant, dus à M. Becquerel, et qui ont conduit à la pile à sulfate de cuivre employée pour la galvanoplastie et la télégraphie , et a celle a acide nitrique de M. Grove , rendue usuelle par M. Bunsen, et généralement en usage aujourd'hui.

LISTE DES MÉMOIRES ET OUVIUCES CITÉS D,\NS LE CnAriTRE Mil.

(I) Philosoph. Trans., 1817.— (2) Journal deph>jsique,t. XCXIV, p. 22G, 1821.

(3) Philosophical Transactions, 1823.

(4) Annales de chimie et de physique, 2 e série, t.XXXH, p. 420. — Becquerel, Traité d'électricité en 7 vol., t. III, p. 71.

(5) Philosophical Transact., 1833, l 1 '* partie, p. 95.

(6) Pouillet, Traité de physique, 3 e edit., t. Il, p. 315 —Comptes rendus de l'Académie des sciences de l'Institut, t. IV, p. 786.

(7) Transact. philosoph. , 1843, partie 2. — Annales de chimie cl dephys., Z' série, t. X, p. 257.

(8) Annales de chimie et de physique, 3 e série, t. XVII, p. 242.

(9) Idem, t. XIX, et t. XXII. — (10) Idem, V série, t. LXI1I, p. C4.

(II) Archives des sciences physiques de Genève, t. XXXI, p. 111 (1856).

(12) Ann. der Pogg.,t. LXIV, p. 497- — Annales de chimie et de physique, 3° série, t. XX, p. 1 15 et 327.

(13) Ann. der Pog., t. LX1X, p. 161, et t. LXXII, p. 435. — Annales de chimie et de physique, 3 e série, t. XX, p. 237.

(14) Archives des sciences physiques de Genève, t. IV, p. 64.

(15) Gilbert, De magnelc, p. 46 et 66.

(16) Philosoph. trans- abrigg.,vo\. X, p. 295. (16') Priestley, Histoire de l'électricité, l. I, p. 219.

(17) Annalesdc chimie, 1" série, t. LXI, p. 113.

(18) Bibliothèque universelle de Genève, 1° série, t. VI, p. 158, 1836.

(19) Becquerel et E. Becquerel, Traité d'électricité, t. I, p. 95.

(19') Pogg. Ann., t. LXI, p. 545. — Archives de l'électricité, t. V, p. 91.

(20) Ann. de chim. et de phys., 3'' série, t. XXXIX, p. 355.

(20') Philos, trans., vol. LU. p. 485 Priestley, t. 11, p. 423 et 431.

(20 3 1 Franklin, Lettre quatrième., traduc. franc., 4» édil., t. I, p. 25. (20 3 ) Priestley, 1. 1", p. 175. — (20') Idem, t. II, p. 162.

(21) Mémoires de l'Académie des sciences de l'Institut, 1785, p. 615. — Becquerel, Traite d'électricité, t. Il, p. 157.

(22) Priestley, Histoire de l'électricité, \. 1, p. 26.

(23) Mémoires de V Académie des sciences de Paris, 1734, t. LU, p. 341. (2i) Philos. Trans., 1834— Becquerel, Traité d'éleclr., t. V, 2 e partie, p. 122.

— Bibliothèque universelle de Genève, t. XVII, p. 195.

(25) Becquerel, Traité de physique, t. 1, p. 408.

(26) Philos. Trans., 1838. —Becquerel, Traité d'éleclr., t. V, 2 e partie, p. 130.

(27) Annales de chimie et de physique, 3° série, t. XXVII, p. 133.

(27') Ann. Pogg-, t. XXXV11 et LXXIII. — Ann. de chim. et dephys-, 3'' série , t. XLII, p. 373.

(28) — Ann. de chim. et de phys., 3? série, t. XXX, p. 5.

(29) Idem, 2 e série, t. XXV, p. 373- — Comptes rendus de l'Académie des sciences de l'Institut, t. IX, p. 701.

(30) Annales de chimie et. de physique, 3" série, t. XXIX, p. 229.

(31) Idem, t. XXVIII, p. 257.

(32) Archives des sciences physiques de Genève, t. XIX, p. 214.