A L ELECTRICITE

surface de jonction de deux fils métalliques, l'élévation de température n'est pas la même suivant le sens du courant, toutes choses égales d'ailleurs^ et l'intensité de ce dernier ne changeant pas; tandis que de chaque côté^ dans les autres parties du circuit^ les effets restent les mômes dans les deux circonstances.

2« Si l'on fait usage d'antimoine ou de bismuth, et que, par exemple, ces deux métaux soient soudés bout à bout (fig. 98 ter), si la direction du courant est telle que Télectricité positive aille du bismuth à l'antimoine, on observe une élévation de température plus considérable que dans le reste du circuit, tandis que, si c'est l'inverse, la pince thermo-électrique indique un abaissement de température aux points de jonction.

Il faut, pour que cet abaissement de température se manifeste, que le courant électrique soit très-faible; si son intensité est trop considérable, il y a une élévation de température dans les deux cas; mais dans le second il est beaucoup plus faible, ce qui indique qu'il existe toujours une différence d'effet suivant le sens du courant.

Cet abaissement de température a été rendu également appréciable en plaçant la soudure dans un thermomètre à air. On a même, depuis cette époque, varié cette expérience remarquable et abaissé la température de la soudure de deux tiges de bismuth et d'antimoine jusqu'à zéro avant le passage du courant; alors, en plaçant une goutte d'eau dans une cavité pratiquée sur la soudure, et faisant passer un courant électrique dans une direction convenable, l'abaissement de température qui en résulte suffit pour faire descendre la température de l'eau au-dessous de zéro et la faire congeler.

L'antimoine soudé au cuivre ou à un autre métal donne des effets analogues; avec des courants très-faibles en intensité, on a un abaissement de température quand le courant va du cuivre à l'antimoine; élévation lorsque c'est l'inverse.

Le bismuth soudé au cuivre donnant des efTets inverses, on observe une élévation de température quand le courant va du cuivre au bismuth, abaissement lorsqu'il passe du bismuth au cuivre.

Le fer ordinaire en fil peut donner des abaissements de température au-dessous de la moyenne, pourvu que l'on fasse usage d'un courant électrique d'une très-faible intensité. On observe ces effets soit en soudant les fils de même diamètre ou de diamètre différent, soit en les réunissant après les avoir décapés, mais de façon qu'ils

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se touchent sur une étendue plus grande que ceUe qui senût égale à la section du plus petit fil.

On peut^ du reste^ représenter les effets obtenus dans le tableau suivant^ qui ne contient qu'un petit nombre des soudures que Ton peut former, mais suffisant pour montrer en quoi consiste le phénomène; il est nécessaire que l'on fasse seulement usage d'un courant irës-faible^ provenant soit d'un couple thermo-électrique^ soit d'un faible couple à courant constant (E. Becquerel).

/Action énergique.

EfTets donnant lieu ' à un tbiissement ^ de lempériture. .

lEfTeUtrèe-faibles...

i Action marquée sans alMiissenientde température.

de température. . j

[ Action très-peo sen- \ sible

[ Il y a abaissement lorsque le courant fa :

du IHsmtUh au cuivre, du cuivre à Vantimoine»

du bismuth k Vanlimoine,

f AbaissenDcnt de température lorsque le courant va :

do cuivre au fer.

du platine àufer.

L*éléf ation de température est moindre lorsque le courant Ta :

du platine au cuivre, du plomb au cuivre.

de Véiain au cuivre,

Élévation moindre lorsque le conmil

du stuc au cuivre, du cuivre à Vargent.

On n'observe pas d'effets analogues dans des fils de même métal et de diamètre différent.

Si l'on examine quelles sont les relations qui existent entre ces résultats et les autres propriétés physiques des substances employées^ on reconnaît que le pouvoir conducteur pour l'électricité n'y joue pas le principal rôle; car tantôt c'est l'abaissement^ ou la moindre élévation de température qui a lieu en passant d'im meilleur conducteur dans un moins bon; exemple: cuivre- antimoine^ cuivrefer^ etc.; tantôt c'est Finverse; exemple : bismuth-cuivre^ platinecuivre, etc. Cependant^ en dehors des effets indiqués dans la première division^ tous les effets obtenus semblent montrer^ pour les métaux autres que l'antimoine et le fer^ que^ lorsque le courant va d'un moins bon conducteur dans un meilleur, l'élévation de température est moindre.

D est possible que ce phénomène soit lié d'tme manière beaucoup plut générale aux résultats déjà connus. Si l'on cherche, en effet,

A l'Électricité. 321

quel serait le sens du courant électrique développé par une faible élévation de température des soudures citées (indépendamment des inversions auxquelles donnent lieu des variations considérables de température ), on voit que tous les métaux dont les noms sont au second rang dans le tableau cité plus haut prendraient l'électricité positive ; c'est-à-dire que les couples développeraient dans un circuit un courant thermo-électrique dont la direction serait la même que celle qui produit un abaissement de température ^ ou^ pour mieux dire^ une élévation moindre de température à la soudure de jonction. Alors on pourrait formuler de la manière suivante les effets observés :

a Lorsqu'un courant électrique circulant dans un circuit métallique hétérogène composé de deux métaux arrive à la surface de séparation de ceux-ci , alors^ l'élévation de tempéiature restant la même dans le reste du circuit ^ celle qui a lieu à la surface de jonction dépend du sens du courant , l'intensité électrique ne changeant pas. Si sa direction est la même que celle du courant thermo-électrique auquel on donnerait naissance en chauffant ces métaux , l'élévation de température à la surface de jonction est moms forte. SI cette direction est inverse de celle du courant électrique auquel donnerait lieu réchauffement^ l'élévation de température est plus considérable. Il y a même des niétaux qui ^ dans le premier cas^ donnent un abaissement de température au-dessous de la moyenne » (E. Becquerel).

Si l'on voulait se jeter dans le champ des hypothèses^ en poussant plus loin cette conséquence^ on remarquerait que^ lorsqu^on forme un circuit composé de deux métaux^ et que l'on échauffe une des soudures^ il se produit un courant électrique qui agit comme courant pour abaisser la température de cette soudure ; alors cet abaissement compense continuellement une partie de réchauffement dû à la chaleur communiquée par la source calorifique^ ce qui semble donner lieu à une véritable absorption ou perte de chaleur. Gela indiquerait une transformation de chaleur en électricité^ et viendrait à l'appui des résultats sur lesquels nous aurons occasion de revenir plus loin. En tout cas, les effets calorifiques qui se manifestent aux surfaces de jonction des métaux indiquent un changement de résistance à la conductibilité , l'augmentation de température correspondant à une augmentation de résistance, et l'abaissement de température à un passage plus facile de Pélectricité; ce sont donc deux ressauts opposés qui se mani- T. 1. ii

festent suivant le sens d'après lequel réiectricité chemine (£. Bec* querel).

Effets de ekmleHr produits lors du passage de Viteetricité dans Us liquides et dans les circuits mixtes. L'électricité^ en traversant les liquides ) donne toujours lieu à une élévation de température; mais les effets se cxmipliquent des résistances qui se produisent lors du passage de œt agent des conducteurs métalliques dans les dissolutions^ et par suite de la présence des gai qui se dégagent aux pôles.

Le cas le plus simple qui puisse se présenter est celui où le liquide ne change pas de nature et où il n'y a aucun dégagement de gaz. Alors, en mesurant la quantité de chaleur dégagée par sm'te du passage du courant et d'après le procédé indiqué précédemment» à l'aide d'un calorimètre, on retrouve les lois simples données pour les métaux homogènes. Ainsi, supposons que Ton prenne pour liquide une solution de sulfate de cuivre, et pour électrodes deux lames de cuivre, ou bien une solution de nitrate d'argent et deux lames d'argent; on peut calculer la dialeur produite d'après la règle suivante :

a Lorsqu'un courant électrique traverse une dissolution saline, que l'électrode positive est d'un métal de même nature que celui dont l'oxyde forme la base du sel dissous, et qu'il ne se dégage aucun gaz aux électrodes, le seul résultat chimique de l'action du courant est un dépôt métallique au pôle négatif et une solution d'une même quantité de métal au pôle positif; dans ce cas, la quantité de chaleur dégagée par suite du passage de ce courant à travers ce liquide est soumise sensiblement aux mêmes lois que dans les fils métalliques, c'est^Klire qu'elle est proportionnelle au carré du nombre qui re* présente l'intensité du courant y et proportionnelle à la résistance de ce liquide à la conductibilité; cette quantité de chaleur peut, en outre, être calculée de la même manière que dans les fils métalliques » (E% Becquerel).

H résulte de là que, s'il y a dégagement de chaleur à un pôle par suite d'une combinaison chimique, ce dégagement compense exactement Tabsorption de chaleur qui a lieu à l'autre pôle, et qui est nécessaire pour opérer une décomposition de la même matière.

Mais, s'il se dégage des gaz par suite du passage du courant , et si la résistance au passage est appréciable par rapport à celle du liquide, les phénomènes sont plus compliqués; l'élévation de température augmente bien toujours avec la quantité d'électricité qui

A L*fiLECTRICITK. 333

passe; mais^ comme la résistance du circuit est variable avec cette intensité, il est difficile de formuler la loi suivant laquelle la tem* pérature augmente. Pour montrer combien le phénomène est complexe dans ce cas, nous citerons une observation de M. Oersted sur l'élévation de température d'une colonne liquide soumise à Faction d*un courant électrique. Il a trouvé que le thermomètre placé près du pôle positif nuurquait 20»,5, celui du pôle négatif iB*, et un troisième, placé entre les deux, ^. Ainsi la température au pôle positif était plus élevée qu'au pôle négatif, et au milieu du liquide elle était encore plus grande. On peut attribuer cette différence à ce que les substances gazeuses, quand elles se dégagent, n'absorbent pas la même quantité de chaleur en reprenant l'état gazeux. En outre, la résistance à la conductibilité entrant comme élément dans Tex* pression de la mesure de la quantité de chaleur dégagée, aux deux pôles les effets se compliquent de ce nouvel élément.

En prenant pour calorimètre un creuset en platine rempli d'eau conductrice, évaluant la quantité de chaleur dégagée par suite du passage du courant au travers de la masse liquide à l'aide de deux lames en pintine plongées au milieu, le dégagement de gaz méiaa-* géant ensemble, à chaque instant, toutes les parties du liquide, on trouve les résultats suivants (E. Becquerel) :

« Dans la décomposition électro-chimique de l'eau, si l'on ajoute à la chaleur dégagée dans le liquide par le passage du courant, celle qui serait produite par la recomposition de l'eau formée à l'aide des gaz dégagés aux deux pôles, on a des nombres qui sont sensiblement proportionnels à la résistance à la conductibilité, et en raison directe du carré de la quantité d'électridté qui passe dans un temps donné, d

On vérifie également cette loi en employant, pour rendre l'eau plus conductrice, un sel soluble, tel que du sulfate de soude, dont les éléments, l'acide sulfurique et la soude, sont solubles et se recombinent continuellement dans le creuset à mesure que la décomposition a lieu ; l'eau est ainsi décomposée comme si elle était seule, et ce qui le prouve, c'est que, lorsque deux voltamètres sont placés dans le même courant , et que l'un contient de l'eau acidulée, l'autre de Teau tenant en dissolution du sulfate de soude, ils donnent la même quantité de gaz oxygène et de gaz hydrogène.

Lorsque les électrodes sont formées de métaux oxydables, les effets se compliquent encore de l'oxydation des élémente métalliques. Du reste, il résulte des faits observés que la chaleur dégagée

par un courant électrique quelconque et dans un circuit également quelconque est proportionnelle au produit du carré de l'intensité du courant par la résistance à la conductibilité qu'il éprouve et mesure comme il a été dit page 78 et suivantes.

Chaleur développée dans les couples voUaiques. Considérations théoriques. Depuis Davy on a cherché à différentes reprises à prouver que la chaleur produite dans les actions chimiques^ sans électricité transmise au dehors^ était due à Félectricité dégagée. M. Joule a dirigé particulièrement ses recherches dans cette voie, mais il n*a pu prouver ce fait directement^ quoiqu'il soit arrivé à cette cx)nclusion^ que les quantités de chaleur dégagée par la combustion des équivalents des corps sont proportionelles à leurs affinités pour l'oxygène.

Un moyen se présentait aux observateurs ; c'était de faire usage d'un ou de plusieurs couples voltaîques et de comparer la quantité de chaleur produite dans les couples par l'action chimique qui engendre le courant^ et en dehors des couples dans le^ fils servant à établir la communication électrique. M. Delarive^ qui a fait quelques recherches dans cette direction y est arrivé aux conclusions suivantes :

« Quand on se sert d'un seul couple dont le courant continu traverse des fils métalhques plus ou moins fins, la somme des quantités de chaleur développées dans le fil et dans le liquide du couple est constante pour une même quantité d'électricité : seulement, suivant la grosseur du fil, c'est tantôt Tune, tantôt l'autre de ces deux quantités qui est la plus considérable; et ce qui semble toujours déterminer le degré de réchauffement des différentes parties d'un circuit voltaïque, c'est la résistance qu'elles prései^nt. »

M. Fa\Te a traité le môme sujet et a détermuié de plus directement la quantité de chaleur produite dans les actions chimiques des couples, afin devoir si cette quantité était moindre ou plus grande lorsqu'on fermait le circuit des couples pour laisser circuler l'électricité en dehors. Les expériences ont été faites en plaçant le petit couple servant à fournir l'électricité, ainsi que le fil résistant développant de la chaleur, chacun dans un calorimètre à mercure d'une forme particulière, et semblable à celui qui lui avait servi pour les recherches sur la chaleur dégagée dans les actions chimiques, faites conjointement avec M. Silberman. Ces calorimètres à mercure, de la forme d'un gros thermomètre avec une cavité pour recevoir les corps développant de la chaleur, donnaient pai* la marche d'une

A l'klfxtricitr. 325

colonne niercurielle la quantité de chaleur versée dans Tapparcil. De cette manière il pouvait déterminer séparément et la quantité de chaleur produite dans le couple, et celle qui était accusée dans le fil servant à établir la communication électrique entre les deux > pôles. Ses expériences l'ont conduit aux conclusions suivantes :

!• Le dégagement de chaleur produit par le passage de l'électricité voltaïque au travers des conducteurs métalliques est complémentaire de la chaleur confinée dans les éléments de la pile, pour former une somme égale à la chaleur totale correspondant aux réactions chimiques indépendamment de toute électricité transmise.

2« Les décompositions chimiques que peut réaliser le passage de l'électricité au travers du circuit mettent toujours en jeu les mêmes quantités de chaleur qui accompagnent les ségrégations chimiques opérées sous d'autres influences.

La chaleur mise en jeu dans l'acte de ces décompositions résulte toujours d'un emprunt fait à la chaleur totale dégagée par les actions chimiques de l'appareil voltaïque.

La première conclusion est semblable à celle qui résulte des recherches de M. Delarive.

Il est important que de nouvelles recherches soient faites dans cette direction, surtout en présence des travaux de MM. Joule, Mayer, Clausius, Thomson, Regnault, diaprés lesquels il faut faire entrer un nouvel élément dans la discussion des actions dynamiques de la chaleur. En effet, il faudrait concevoir que pendant le développement d'actions dynamiques produites à la suite de phénomènes calorifiques , il y a une certaine quantité de chaleur qui devient latente tant que l'action dynamique s'exerce, et redevient sensible quand le travail moteur n'a plus lieu ; en d'autres termes, la chaleur est considérée comme une force vive qui peut produire du mouvement, des élévations de température, etc., mais qui n'est capable que d*une certaine somme d'action que l'on peut appliquer à tel ou tel travail. Nous avons déjà fait mention de cette hypothèse à propos du dégagement de l'électricité, page 250.

Les recherches tentées dans cette voie méritent donc un examen sérieux.

Effets calorifiqves produits dans l'arc voltaïque. Quand on emploie pour conduire le courant électrique provenant d'une pile puissante du charbon de cornue, médiocre conducteur, on observe au moment du contact des phénomènes lumineux d'un éclat extraordinaire et des phénomènes calorifiques supérieurs à tous ceux

Fig. M.

que Ton peut produire par tous les autres moyens physiques. Davy est le premier qui ait fait cette expérience remarquable que Toq répète facilement aujourd'hui avec 40 à 50 éléments à acide nitrique (avec de petits éléments de la forme de eeux représentés figure 78^ page 231 y il en faut au moins un nombre variant de 60 à iOO; avec de grands éléments semblables à ceux de la figure 78 bis ou 79, on peut se borner à en employer de 40 à 50).

On peut observer le phénomène dans l'air ou dans le vide. Les appareils destinés à la production sont représentés figure 99 et 99 bis.

Dans le premier appareil , les tiges de cuivre ÂB^ A'B'^ mises en communication avec les pôles de la pile , contiennent des baguettes de charbon de cornue conducteur a et 6 entrant à frottement dans des tubes de cuivre B et B'. La tige supérieure peut se nK>uvoir à frottement pour amener le contact entre les charbons^ et pour pouvoir les séparer immédiatement après.

Quand les deux tiges coomiuniquentavec les pôles de la pile, si les charbons sont à une certaine distance l'un de l'autre^ le circuit n'est pas fermé et l'électricité ne passe pas; mais^ une fois le contact étabU entre les deux cônes de charbon^ il se manifeste aux points où ils se touchent une incandescence excessivement vive^ et Ton peut éloigner les deux pointes de charbon gr^ duellement l'une de l'autre jusqu'à plusieurs centimètres^ suivant le nombre des éléments de la pile. Le courant continue à passer^ et un globe de flamme auquel on a donné le nom d'arc voUaiçMe apparaît entre les cônes^ lequel ne reste pas fixe et est continuellement agité ; on doit le considérer comme une succession non interrompue d'étincelles^ ou^ si l'on veut^ comme un courant électrique transmettant dans Fintervalle des deux cônes de charbon des parcelles de charbon incandescentes. Ce qui montre bien que cet arc est dû à un* courant électrique établi à Taide de particules incandescentes^ c'est qu'il obéit à l'action d'un aimant^ de même que les fils métalliques parcourus par l'électricité, comme on le verra dans le troisième volume.