CHAPITRE IX

EFFETS CALORIFIQUES ET LUMINEUX DES COURANTS VOLTAÏQUES. THERMO-ÉLECTRICITÉ.

1086. Phénomènes généraux. — 1° Fusion et volatilisation des solides. — Un courant qui parcourt un fil métallique y produit des effets analogues à ceux des décharges de batteries : le fil s'échauffe, devient incandescent, fond ou se volatilise, selon qu'il est plus ou moins long et d'un diamètre plus ou moins fort. Avec une pile puissante, tous les métaux, même l'iridium et le platine, sont fondus. Le charbon est le seul corps qui ait été réfractaire à la fusion par les courants. Cependant Despretz, avec une pile en batterie formée de six séries parallèles de 100 éléments Bunsen chacune, a porté des baguettes de charbon très pur à une température telle, qu'elles se sont courbées, ramollies, et ont pu se souder ensemble.

Il n'est pas besoin d'une pile aussi puissante pour manifester les effets calorifiques des courants. Avec 30 éléments Bunsen on peut fondre et volatiliser des fils fins de plomb, d'étain, de zinc, de cuivre, d'or, d'argent, de fer et même de platine, avec de vives étincelles diversement colorées. Le fer et le platine brûlent avec une lumière d'un blanc éclatant ; le plomb, avec une lumière purpurine; celle de l'étain et de For est d'un blanc bleuâtre; celle du zinc est mêlée de blanc et de rouge; enfin, le cuivre et l'argent donnent une lumière verte.

2° tiichaiiffement des liquides. — Le passage du courant à Iravers un liquide l'échauffé aussi, et d'autant plus, que le couranl est plus intense et que le liquide est moins bon conducteur. Ce dégagement de chaleur est plus difficile h observer dans les liquides, parce qu'ils ont une plus grande chaleur spécifique que les solides, et que les gaz produits absorbent une grande quantité de chaleur latente. Par exemple, dans la décomposition de l'eau, on constate que l'élévation de température est moindre au pôle négatif qu'au pôle positif : or on sait que le volume de l'hydrogène qui s'y dégage est double du volume d'oxygène qu'on recueille au pôle positif.

1087. Lois de Joule. — Les lois de ces phénomènes ont été découvertes par Joule. 11 les a vérifiées au moyen d'un calorimètre spécial

qui permettait d'évaluer la quantité de chaleur dégagée dans un fil de résistance connue par un courant d'intensité connue. En voici les énoncés :

1° La quantité de chaleur dégagée dans un temps donné est en raison directe du carré de l'intensité du courant.

2° La quantité de chaleur dégagée est, toutes choses égales d'ailleurs, en raison directe de la résistance du conducteur.

Ces lois sont comprises dans la formule suivante :

Q=ArP,

où A est une constante, r la résistance de la portion de circuit considérée, et I l'intensité du courant.

Ces lois s'appliquent non seulement au circuit extérieur de la pile, mais aussi à la pile elle-même et à chacun de ses éléments. Elles ont été vérifiées par Becquerel, qui les a étendues aux conducteurs extérieurs liquides, dans le cas du moins où il n'y a pas de réaction secondaire absorbant de la chaleur.

1088. Origine de la chaleur dégagée dans la pile. — Cette chaleur est due à l'oxydation du zinc et à la combinaison de l'oxyde avec l'acide sulfurique. M. Joule a fait voir qu'elle est proportionnelle au nombre d'équivalents de zinc consommés pour produire le courant. Le courant ne crée donc pas la chaleur, il ne fait que transporter dans les différentes parties du circuit, proportionnellement à la résistance, la chaleur dégagée dans la pile par les actions chimiques.

Silbermann et Fabre, qui ont vérifié la loi de Joule à l'aide de leur calorimètre, ont constaté que la double action chimique de l'oxydation du zinc et de la combinaison avec l'acide sulfurique de l'oxyde formé dégage 18 796 petites calories par équivalent de zinc dissous, et que ces calories se retrouvent intégralement dans le circuit extérieur et intérieur de la pile.

1089. Conséquences. — 1° Application à Vélectrohjse. — La chaleur développée par le courant en un point quelconque de son circuit est donc empruntée aux réactions chimiques dont la pile est le siège. Un courant ne pourra donc produire un effet calorifique donné en un point de son circuit extérieur qu'autant que cet effet n'exigera pas une quantité de chaleur supérieure à la quantité fournie par la pile. Ainsi il est impossible de décomposer l'eau avec le courant d'un seul élément Daniell, parce que la décomposition de 1 équivalent d'eau absorbe plus de 34000 petites calories, tandis que la dissolution de 1 équivalent de zinc dans la pile n'en dégage que 18 796. Au contraire, le courant de 1 élément Bunsen suffira, parce que l'ensemble des réactions qui s'y produisent dégage au moins 52 000 calories.

2° Application à la thermodynamique. — L'action électromotrice dans la pile se traduisant en chaleur, et celle-ci pouvant toujours se convertir en travail, on a pu comparer la pile à une machine à feu, où la combustion du zinc remplacerait celle du charbon, et qui serait capable de produire un travail déter-