A L'ELECTRICITE

Quand l'expérieuce dure depuis quelques instants^ en niéme temps que le phénomène se produit, il y a combustion du charbon , et, les cônes se brûlant^ la distance ab augmente et Tare est bientôt rompu , à moins que Ton ne rapproche les tiges métalli- Fig. 98 IjU. ques. Dans le vide il n'en est pas ainsi. L'ap-

pareil destiné à produire alors Tare voltaïque est un œuf électrique dans les douilles duquel passent les tiges AB, A'B^ La tige A'B' est fixe, mais AB glisse à frottement à la partie supérieure de l'appareil. Quand le oourantcircule entre les cônes de charbon a et h, on observe le même phénomène que dans l'air, mais l'arc est plus long, et il n'y a pas combustion du charbon. On remarque seulement que le cône de charbon communiquant avec le pôle positif se creuse, tandis que celui qui conununiqye avec le pôle négatif augmente h son extrémité. Cet effet indique d'une manière bien nette le phénomène de transport dés particules incandescentes de charbon du pôle -+• au pôle — ; on observe donc encore dans ce cas un effet mécanique analogue à ceux dont nous avons parlé précédenunent quand Télectricité circule avec moins d'intensité dans les liquides. Cet arc voltaïque sera étudié comme lumière électrique ci-après, et nous n'en parlerons ici que pour citer las phénomènes calorifiques qu il peut produire.

Si au milieu de l'arc obtenu dans Pair on place une lame d'amer, une tige de fer, elle ne tarde pas à rougir et k brûler en lançant de toutes parts des étincelles. Il en est de mémo de l'argent, du zinc et d'autres métaux. Le platine et les substances les plus réfractaires peuvent être fondus de cette manière et volitilisés. On peut obtenir le même effet en produisant l'arc entre les tiges de ces métaux, ou bien en le formant entre un cône de charbon et une tige métallique. On emploie habituellement un morceau do charbon creusé en forme de coupe communiquant au pôle positif, à la partie inférieure de l'appareil (fig. 99), et un cône de charbon négatif; on met un fragment du métal à essayer dans la coupe, et on* descend ce cône jusqu'à ce 'que l'on touche le morceau de métal ; il fond , entre en incandescence , et ses particules brûlent tout en étant transportées de la coupe au pôle n^atif supérieur.

On a pu obtenir ainsi les plus grands effets de chaleur. M. Jacquelain , en plaçant un diamant au milieu de Parc voltaïque, a vu ce corps s'échauffer, arriver au rouge, se ramollir, puis passera l'état de coke, et se comporter ensuite comme bon conducteur de ^électricité. On sait que le diamant n'est pas conducteur; il se produit donc, dans ce cas, un effet de dimorphisme analogue à celui qui se manifeste quand on chauffe un cristal d'arragonite jusqu'à 70*» ou 80«. Ce dernier se change alors en chaux carbonatée rhomboïdale.

M. Despretz a fait usage de l'appareil suivant dans le cours de ses recherches sur les effets de l'arc voltaïque : F est un vase en fonte à six tubulures, dans lequel on peut Fig. 99 1er. Opérer à la pression ordinaire , ou à des

pressions de plusieurs atmosphères, ou môme dans le vide. Il porte différentes tubulures T, T munies de glaces pour voir dans l'intérieur de l'appareil. La tubulure à robinet sert à faire communiquer le vase avec une pompe de compression ou une machine pneumatique. U est une tubulure destinée à faire communiquer le vase en fonte avec un manomètre. V et R sont les tubulures dans lesquelles passent les U-.

ges devant être mises en conununica- , tion avec un des pôles de la pile. R se - trouvé à la partie supérieure, et porte une boîte à cuir; une tige Q à laquelle est attaché le charbon supérieur peut glisser dans Tintérieur d'une boîte à cuir; elle est surmontée d'une crémail- I 1ère divisée CC que Ton fait mouvoir à l'aide du bouton B. Un vemierV fait connaître la distance que parccfurt la crémaillère, et par suite la distance des deux charbons. La boule N en verre sert d'isolant à la crémaillère. P, P* sont des pinces destinées à serrer les nibans de cuivre D et D' en relation avec les extrémités de la pile.

En outre de cela, M. Despretz a réuni ensemble les trois sources les plus puissantes de chaleur, l'action solaire au foyer d une lentille, la combustion des gaz oxygène et hydrogène, et l'arc vol-

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taïque, afin d^augmenter considérablement les effets produits par ce dernier seul. Il a eu par conséquent à sa disposition la plus haute source calorifique qui ait jamais été formée ; aussi croyons* nous devoir rapporter avec détails les résultats des expériences qu'il a été à même de faire avec ce moyen énergique d'action. On aura une idée de la puissance des appareils^ quand on songe que Parc voltaïque était obtenu avec 600 éléments à acide nitrique. Le charbon qui a servi aux observations était du charbon de sucre trèspur, le charbon ordinaire renfermant des silicates fusibles aurait pu rihduire en erreur. Voici les résultats qu'il a obtenus :

l"* Le charbon dans le vide se réduit manifestement en vapeur à la température que cette substance acquiert avec une pile de 500 à 600 éléments de Bunsen^ réunis en cinq ou six séries. Dans un gaz elle est. plus lente, mais elle s'accomplit également.

2'' Le charbon porté à la température la plus élevée qu'on ait obtenue peut être courbé, soudé et fondu.

S"" Un charbon quelconque devient d'autant moins dur qu'il est soumis pendant plus longtemps à une température élevée. En définitive, il se transforme en graphite.

4<* Le graphite le plus dur se dissipe peu à peu par la chaleur, comme le charbon. La partie non volatilisée est toujours du graphite.

b"* Le diamant se change, par la chaleur d'une pile suffisamment forte, en graphite, comme toute espèce de charbon. Il donne, comme le charbon, naissance à de petits globules fondus , quand il est chauffé assez longtemps.

6" Si l'on rapproche les résultats de ces expériences de la production du graphite dans les hauts fourneaux, de la forme hexaèdre du graphite naturel , forme incompatible avec l'octaèdre régulier , il semble qu'on est conduit à penser que le diamant n'est pas le produit d'une chaleur intense sur les matières organiques ou charbonnées.

1"* On a pu fondre en quelques minutes 250 grammes de platine ; on en aurait fondu une plus grande quantité. Si l'on opère sur quelques grammes, on peut en volatiliser une partie notable. Le procédé pourrait être utilisé dans l'industrie de ce métal.

On a fondu également 80 grammes de palladium.

8<» Le silicium s'est fondu avec facilité; il s'est immédiatement rassemblé en un globule qui raye le verre.

Le bore fond à la première application de la chaleur en globules

SaO BFVKTt DFS

légèrement vitreux à la surrace. Il a peu de dureté^ et eal plus fusible et plus volatil que le silicium.

Ces expériences ont été faites dans l'azote, pour éviter ToxydatioD.

9® Le titane fond et se volatilise facilement Fondu , il est d'un jaune d'or un peu pâle. Il est moins dur que lé tungstène , mais raye le quartz^ le zircon, et est presque aussi dur que le corindon.

Le tungstène se fond facilement dans un creuset de charbon de sucre^ comme le titane^ le bore et le silicium. Il est très-dur^ et màme raye le rubis.

Nous devons encore mentionner les effets différents que Ton observe aux pôles entre lesquels on produit Tare voltalque. L'élévation énorme de température qui accompagne sa production se manifeste aussi dans les électrodes^ dont la positive surtout s'échauffe beaucoup plus fortement que la négative (Matteucci^ Delarive^ etc.). Cependant, quand on opère avec un appareil d'induction, le même dont il sera question dans l'électro-magnétisme et. qui nous servira à indiquer quelques effets renuurquaÛes de lumière électrique, si on rapproche l'un de Fautre deux fils de platine ou de fer en communication avec les deux extrémités du fil d'induction de façon à établir dans Tair un arc entre les pointes très-rapprochées , on voit le fil négatif rougir et fondre, tandis que le fil positif reste froid. Ce fait est en désaccord avec celui que M. Neef a observé et qui sera rapporté plus loin h propos de la lumière de Tare voltalque; il est également en opposition avec celui qu'on observe en faisant usage d'une pile voltalque très-intense. Il peut se faire que les effets divers que l'on obtient proviennent de la nature des conducteurs; lorsque Parc voltalque est formé, on doit considérer le circuit comme fermé, et alors les effets de température peuvent être différents dans les diverses parties suivant leur résistance ; cela résulte, comme on va le voir, des expériences de M. Delarive sur Pinfluence de la nature et de la forme des électrodes sur l'arc voltalque.

Lorsqu'on opère avec une pile ordinaire et qu'on produit Tare voltalque, cet effet ne peut avoir lieu qu'autant que cette pile est à haute tension, ce qui prouve la résistance considérable que présente au passage du courant électrique la matière Irès-divisée qui établit la communication entre les deux pôles. Cet arc ne peut s'établir, avons -nous dit, qu'autant qu'il y a eu préalablement contact entre les deux électrodes, ou Uen que l'un des deux soit terminé en pointe et que la pile formée d'un très-grand nombre d'^éments soit isolée (Gassiot, Oespret*, etc). Cependant, sans qu'il y ait contact.

▲ L BLECTRICITR. ZZ\

on peut établir l'arc entre deux électrodes très-rai^ocbées en faisant passer entre elles la décharge d'un bouteille de Leyde. Cela tient à ce que cette décharge est toujours accompagnée d*un transport de matière très-divisée qui ferme le circuit pendant la temps nécessah*e pour l'établissement de l'arc (Daniel > Van Breda» etc...].

La longueur de Tare que l'on peut obtenir et les divers effets produits dépendent de plusieursconditions que nous allons indiquer en citant quelques-unes des recherches faites sur l'arc voltaïque, M.Delarive a observé quelorsqu'on produit l'arc voltaïque entre une pointe et une plaque de même nature « soit dans l'air ^ soit dans le vide^ la distance limite au delà de laquelle l'arc lumineux cesse d'être produit est en général pour la même plaque et la même pointe , et quand c'est la plaque qui conununique avec le p61e po^ sitif ^ double de ce qu'elle est lorsque la pointe communique avec ce même pôle. Cependant la différence est d'autant moins considérable que la pile est plus forte. Quant à la valeur absolue de cette distance , elle est très-variable; elle dépend de la puissance de la pile 4 de la nature et de l'état moléculaire des électrodes , du temps pendant lequel le phénomène a duré. Avec les métaux facilement fusibles ou oxydables^ tels que le zinc et le fer, elle est bien plus considérable qu*avec le platine et l'argent. La durée du phénomène influe en ce que la haute élévation de température qu'acquièrent les électrodes permet de les éloigner davantage sans rompre l'arc. On peut produire le même effet en les chauffant ai*tificiellement avec une lampe h alcool.

n est évident, d'après ce qui précède, que la longueur de l'arc lumineux dépend de la facilité que possèdent les électrodes, suivant leur nature, à être désagrégées, facilité qui est peut-être dépendante de leur température, laquelle diminue leur cohésion, de leur tendance à s'oxyder, qui produit le même effet, de leur état moléculaire, et euûn de leur nature même. Le charbon doit à sa constitution moléculaire, qui le rqnd si friable , la propriété d'être l'une des substances qui donnent naissance à l'arc lumineux le plus long.

Les dépôts do matière transportée forment sur la plaque, quand elle est négative et sur la pointe positive, une espèce d'anneau trèsrégulier, dont la projection de la pointe sur la plaque est le centre. Dans l'air et avec des électrodes métalliques, ces dépôts sont tous de la poussière d'oxyde du métal dont est faite l'électrode positive.

Avec des électrodes en platine et dans Tair très-rarétié, il se

forme sur la plaque de platine, quand elle sert d'électrode posî-' tive, une tache bleuâtre parfaitement circulaire et présentant Pâspect d'un anneau coloré; la môme tache se forme dans Fair atmosphérique , mais son diamètre est moitié moindre et ses couleurs beaucoup moins vives. Dans l'hydrogène , il ne se produit point de tache colorée. Sa formation peut donc être le résultat d'une oxydation qu'éprouve le platine à une haute température , quand il sert d'électrode positive dans Pair ordinaire, et encore mieux peut-être dans l'air raréfié. Quand la même lame de platine sert d'électrode négative , la pointe étant positive , elle se recouvre d'une tache blanche également circulaire^ formée par une foule de petits grains de platine qui, ayant été portés à une haute température, sont demeurés adhérents à sa surface. La tache blanche est, comme la bleue, beaucoup plus large dans Tair raréfié que dans le vide.

Si Ton remplace la pointe de platine par une pointe de coke , la plaque restant de platine, et étant positive, on obtient un arc lumineux d'une longueur plus que double de celle de l'arc qui avait lieu avec une pointe de platine. Quant à l'arc lui-même, au lieu d'être un cône de lumière ayant sa base sur la plaque et son sommet à la pointe,comrne cela se passait quand celle-ci était de platine, il présente une foule de jets lumineux partant de diverses parties de la plaque pour aboutir à différents points du conducteur en coke. Ce fait montre évidemment l'influence que peut exercer lëlectrode négative, dont le rôle est bien loin d'être purement passif. On doit ajouter que, bien que la force de la pile fût exactement la même que lorsque la pointe était de plaline , non-seulement l'arc lumineux était beaucoup plus long avec la pointe de coke , mais encore la chaleur développée sur la plaque de platine était tellement plus considérable , que celle-ci fut promptement fondue et trouée. Le coke étant positif et la lame négative , la longueur de l'arc lumineux fut moindre que dans le cas précédent , surtout dans Tair, où elle fut sensiblement plus petite que dans le vide.

Avec des métaux différents, on observe des effets dépendant de leur nature et des substances transportées. Avec le mercure, dans le vide comme dans Tair, l'effet lumineux est des plus brillants. Le mercure est dans un état d'agitation extrême, se soulevant en forme de cône quand il est positif, et présentant une cavité bien prononcée au-dessous de la pointe positive quand il est négatif.

M. Delarive a montré l'influence qu'exerce la nature des pointes

A l'électbicité. aaa

métalliques sur la température qu'elles acquièrent dans le phénomène de l'arc voltaïque. Si les deux pointes sont de même métal ^ de platine ou d'argent^ la positive seule devient incandescente dans toute son étendue. Si la positive est d'argent et celle de platine négative, c'est celle-ci qui devient incandescente, et celle d'argent s'échauffe beaucoup moins. Ainsi donc, quand l'arc voltaïque est établi , il faut considérer le circuit comme fermée et alors ce sont les parties du circuit qui présentent le plus de résistance au courant qui s'échauffent le plus : d'abord la portion qui forme l'arc méme^ ensuite, dans le reste du circuit, le métal le moins conducteur. Mais si de part et d'autre de l'arc les conducteurs sont identiques^ ou s'il n'y a entre eux que de légères différences de conductibilité, alors le réchauffement^ au lieu d'être uniforme^ comme il semi)lerait devoir l'être^ est beaucoup plus considérable pour le côté positif, ainsi qu'on l'a dit plus haut. Ce fait important indique évidemment que cette portion du circuit offre une résistance beaucoup plus énergique que celle qui a lieu de l'autre côté, ce que confirme la désagrégation moléculaire accompagnant cette action à l'électrode positive.

M. Despretz , qui s'est occupé de l'influence de la position des électrodes dans la production de l'arc voltaïque, a été conduit aux conclusions suivantes :

i"* La direction des charbons étant supposée verticale, on remarque que la longueur de l'arc croit plus que proportionnellement au nombre des éléments, pour une pile disposée bout à bout.

L'accroissement est plus rapide pour des petits arcs que pour des grands arcs. Ainsi, l'arc produit par iOO éléments est presque quadruple de celui que donnent TiO éléments; celui de 200 n'est pas irois fois celui de 100; celui de 600 est entre sept et huit fois rai*c de iOO.

Le pôle positif est ici supposé en haut; dans ce cas, l'on a obtenu des arcs qui atteignaient 2 décimètres pour la pile de 600 éléments disposés bout à bout.

^ Si l'on dispose la pile de manière à réunir les pôles de même nom, ou, comme on dit, en quantité, la longueur de l'arc croit moins que proportionnellement au nombre des couples. Ainsi, l'arc de JOO éléments étant de 25"»,2, il n'est que de 69'»»,2 pour 600 éléments disposés en six séries parallèles de 400, tandis que les 600 éléments placés bout à bout, c'est-à dire en tension, donnent un arc de I83'"'",5.

3"* Lorsque le pôle positif est en bas^ Tare a moins de longueur. Une pile de 600 éléments réunis en six séries parallèles de 100^ donne un arc de 74 millimètres si le pôle positif est en haut^ et seulement de 56 millimètres si ce pôle est en bas.

*• Si la ligne des charbons est horizontale, Parc est nécessairement rompu plus vite. Ici^ la pile disposée en quantité prend l'avantage: par exemple^ six séries de 400 éléments^ disposées parallèlement^ donnent un arc de 40»",5; bout à bout, elles donnent seulement un arc de 27"",6.

Dans cette position des charbons, on a véritablement Tare voltaîque. La lumière passe d'abord directement en ligne droite, puis il se forme un vide obscur au-dessous et au-dessus de la ligne des charbons, et la lumière est termuiée à la partie inférieure par un arc circulaire. A mesure qu'on écarte les charbons, cette espèce de voûte S'élève, prend bientôt la forme d'un angle aigu; alors Tare se rompt, ou il est sur le point de se rompre pendant la durée de l'expérience, la flamme s'élève à un certain nombre de centimètres au-dessous de la voûte, selon l'énergie de la pile, sous la forme d'un cône ayant son sommet en haut.

5** Dans un plan perpendiculaire au méridien magnétique, Tare est plus grand lorsque le pôle positif est à l'est que lorsqu'il est à l'ouest. Pour 100 éléments, les nombres sont i4"",4 et H"",35; pour 300, disposés en deux séries de 100, ces nombres deviennent 30"",8 et i6"",5. Ainsi l'influence du magnétisme terrestre augmente ou diminue l'énergie du courant de la pile, suivant le sens de la direction de celui-ci.

Nous avons parlé de l'arc électrique dans Pair et dans les gaz raréfiés; on peut l'obtenir également dans les liquides, Peau , Palcool, etc., mais il est beaucoup moins long; il se produit alors, avec des circonstances toutes particulières, car, si l'on fait abstraction des effets chimiques qui peuvent avoir lieu entre la matière des électrodes et le liquide, il semble que le transport de matière soit diminué s*il n'est pas détruit tout à fait, ainsi qu'on le verra dans le chapitre suivant. Dans quelques cas, ce résultat pourrait être utilisé dans les appareils où Pon cherche à rendre fixe la lumière de l'arc voltaïquc, si Parc n'était pas autant diminué de longueur. Ces appareils, étant fondés sur Pemploi des électroaimants, ne pourront être décrits que dans le troisième volume de cet ouvrage.

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