CHAPITRE VL

Expérience de Seebeck. — Phénomènes d'inversion. — Hypothèse de M. Tait.

— Expérience de Peltier.

Expérience de Seebeck.

242. La différence des niveaux électriques, qui existe au contact de deux métaux, dépend essentiellement de la température; elle est ordinairement d'autant plus grande que la température est plus élevée. Si Ton forme un circuit avec deux métaux réunis par deux soudures, ce circuit ne peut être traversé par un courant que si la différence des niveaux électriques n'est pas la même aux deux points de contact. Le moyen le plus simple de rendre ces différences de niveau inégales est de porter Tune des soudures à une température plus élevée que l'autre; c'est l'expérience de Seebeck.

Soient donc deux métaux A et B soudés aux deux points m

Fig. 69.

et m! {fig. 69), la première soudure étant à la température t^ la seconde à une température plus élevée t\ Appelons V^ et

268 DECXIÈXE PARTIE. — CHAPITRE Yl.

Va les valeurs du potentiel sur le métal A aux points m et m' , V^ et Vi les valeurs sur le métal B aux mêmes points. Supposons les deux métaux de telle nature qu'au point de contact le potentiel ait sur le second une valeur plus grande que sur le premier, c'est-à-dire que les deux différences V^ — Vi, Va — Va soient positives, et admettons que le courant parcoure le métal A en allant de m vers m! ; désignons par X^ et \b les résistances des conducteurs A et B, et par X la résistance totale \a -+- ^b du circuit. L'intensité du courant a pour expression dans le conducteur A

et dans le conducteur B

Ces deux quantités étant égales, on en déduit

Si Ton pose

H:=V,-Va, H' = Vi-V:„

on obtient la formule

(!) '=-jr-'

Lorsque les deux soudures sont à la même température, on a H=:H', et, par suite, ^ = 0; le courant est nul. Mais, si la soudure m! est à une température plus élevée que m, la différence H' est plus grande que H, et le courant a lieu dans le sens indiqué par la flèche.

243. Le phénomène sera figuré de la manière suivante : imaginons le circuit rectifié suivant m! mm! {fig> 70); au point de contact m', le poids d'électricité i a été élevé du niveau \'a au niveau VJ,; il descend ensuite, comme sur un plan incliné, jusqu'au niveau V^ ; là, au point de contact w, il tombe du niveau \b au niveau Va, et revient, par un second plan in-

cliné, au niveau primitif Va ; puis recommence indéfiniment le même mouvement.

Dans le voisinage du contact m', le travail des forces électromotrices est négatif et égal à f(Vrt — Vi)=i — «H'. Pour maintenir la température constante, il faudra placer là un corps extérieur Kj à la température ^', qui fournisse, pendant chaque unité de temps, une quantité de chaleur équivalente Q, = î H'. Au contraire, dans le voisinage du contact m, les

Fîg. 70.

forces électromotrices produisent un travail positif et égal à i(Vt, — Va) = «H; elles développent donc en cet endroit une quantité de chaleur Q, = « H, qu'on pourra absorber par un corps extérieur Ki à la température t, et placé à cet endroit. Il se dégage en outre le long des conducteurs A et B des quantités de chaleur égales à if( V» — V^) et i ( VJ, — V^). Ainsi il entre dans le circuit une quantité de chaleur Q^ par la soudure m', et il en sort une quantité Qi par la soudure m; la diflférence Qî — Qi est transformée en un travail électrique, qui luimême se change en chaleur se dégageant le long de Tare conducteur. Il est évident que la quantité Qj — Qi est égale à celle qui se dégage sur les conducteurs.

L'ensemble de deux métaux dont les soudures sont maintenues à des températures différentes constitue un couple thermo^lectriq ue.

244. Considérons maintenant un circuit formé d*un nombre n quelconque de métaux A, B, . . ., G, soudés en /Wj, /Wj, . . ., et supposons que le courant marche dans le sens indiqué par la flèche {Jlg. 71). Si nous désignons par V^ et Vi les valeurs du potentiel sur le métal A aux points w„ et m,, par V^ et VJ,

270 DEUXIÈXe PARTIE. — CHAPITRE VI.

les valeurs du potentiel sur le métal B en mj et m,, et ainsi de suite, et si nous appelons, comme précédemment, X^, X^, . . .,

Fig. 71.

X^ les résistances des différents métaux et X la résistance totale, nous aurons

d'où, en combinant par addition ces rapports égaux,

Si Ton pose

Haô ^ V^ — Va» H/,c ==^ Vc — V^, . . . ,

cette équation devient

HaA -4- lihr H- ... -I- H

ou, plus simplement,

Les différences H de niveau électrique aux soudures sont positives ou négatives ; leur somme représente la force électromotrice totale E du circuit. Lorsque cette somme algébrique est positive, le courant marche dans le sens indiqué parla flèche; lorsqu'elle est négative, le courant marche en sens contraire.

La somme algébrique des quantités de chaleur absorbées ou dégagées aux surfaces de contact des métaux est

elle est égale à la quantité qui se dégage le long du circuit (n«228).

Lorsque toutes les soudures sont à la même température, il ne se produit pas de courant, puisque les métaux obéissent à la loi des contacts successifs (n<» 232); on a, dans ce cas, 2H =:: o, et, par suite, Q = o.

245. Dans un circuit qui renferme un couple thermo-électrique, il y a absorption de chaleur sur une des soudures à la température t^ et dégagement de chaleur sur l'autre soudure à la température t. M. Clausius a assimilé cet appareil à une machine à vapeur dans laquelle le corps extérieur Kj serait le foyer (n° 243), ou la source de chaleur, et Ki le condenseur ou le réfrigérant, et il lui a appliqué par analogie le théorème de Carnot. Si Ton appelle Tj et Tg les températures absolues des soudures m et m', on a

ou bien