CHAPITRE TROISIÈME

§2. - RÉVERSIBILITÉ DES PHÉNOMÈNES ÉLECTROLYTiaUES. POLARISATION VOLTAïaUE

344. — Définition. — Nous avons vu en électro-statique qu'un condensateur à capacité variable communiquant avec une source d'électricité (qui peut être représentée par un autre condensateur de capacité beaucoup plus considérable), produit un travail mécanique lorsqu'on permet à ses deux armatures de se rapprocher, c'est-à-dire lorsque sa capacité augmente ; et que réciproquement, si après les avoir laissé se rapprocher, on les écarte pour les ramener à leur position primitive, il faut dépenser un travail égal à celui qui avait été fourni pendant le rapprochement. En outre, pendant que l'appareil produit du travail mécanique, il emprunte à la source une certaine quantité d'électricité qu'il lui restitue ensuite pendant l'opération inverse. Cette propriété que possède le condensateur de transformer l'énergie électrique en travail mécanique, ou inversement le travail mécanique en énergie électrique, a reçu le nom de réversibilité.

Nous la retrouverons dans un grand nombre de phénomènes électriques. Elle s^étend d'ailleurs à beaucoup d'autres manifestations de l'énergie, et on peut dire que toutes les machines qui ont pour but la production d'un travail mécanique telles que les moteurs hydrauliques, les moteurs à vapeur ou à air chaud, les moteurs à vent, etc., sont réversibles. Si on leur imprime un mouvement de signe contraire à celui qu'ils prennent sous l'action de la force qui les sollicite, ils transforment en énergie potentielle ou cinétique, le travail mécanique qu'il faut leur fournir pour cela. Ainsi le moteur hydraulique fera monter l'eau du niveau inférieur au niveau supérieur, les moteurs à vapeur et à air chaud transporteront de la chaleur d'un corps froid sur un corps chaud, le moteur à vent créera un courant d'air, etc..

345. — Cette même propriété existe dans les phénomènes d'électrolyse.

Pour le prouver, on met en communication avec un galvanomètre les deux fils de platine d^un voltamètre à gaz dans lequel Toxygène et l'hydrogène sont séparés, et Ton constate un courant qui est de signe contraire à celui qu'il faudrait lancer dans Tinstrument pour faire apparaître les gaz oxygène et hydrogène dans les cloches qui leur correspondent. Ce fait est d'ailleurs général, et chaque fois qu'on réunit par un conducteur Tanode et la cathode d'un circuit dans lequel se trouve un éleclrolyte, après avoir, bien entendu, enlevé la source électro-motrice, on constate l'existence d'un courant de sens inverse à celui qui produisait l'éleclrolyse. Il n'y a d'exception à cette règle que dans les cas (signalés plus haut) où l'action du courant électrolyseur ne produit qu'un simple transport de métal de l'anode à la cathode, comme cela a lieu avec des électrodes en cuivre plongeant dans une solution de sulfate de cuivre ou des électrodes d'argent dans une solution d'azotate d'argent.

Nous constatons ainsi directement la /. e, m, inverse dont nous avons démontré l'existence nécessaire dans toutes les circonstances où le courant électrique produit un travail, de quelque nature que soit ce travail.

346. — Pile à gaz. — Cette propriété des électrolyles a été mise à profit dans toute une catégorie d'appareils qui emmagasinent de Ténergie chimique lorsqu'on y lance un courant électrique, et qui restituent cette énergie sous forme d'énergie électrique dépensée dans un circuit extérieur, lorsqu'on réunit l'anode et la cathode par un conducteur. Ces appareils ont reçu le nom d'accumulateurs. Nous leur consacrerons un chapitre spécial dans le second volume. Actuellement nous nous bornerons à dire quelques mots du plus ancien de tous les accumulateurs : la pile à gaz de Grave.

Un couple de celte pile (fig. 170) n'est autre chose qu'un voltamètre à gaz dans les cloches duquel se trouve emmagasinée à l'avance une certaine quantité d'oxygène et d'hydrogène. Ces deux gaz conservent indéfiniment leur volume respectif tant qu on ne réunit pas les lames de platine par un conducteur extérieur. Mais, dès que cette réunion est effectuée, un courant se produit dan^ le fil* et on voit aussitôt les

CHAPITHS TROISIlilHE

volumes gazeux diminuer dans les cloches; cette diminution étant deux fois aussi rapide pour Thydrogène que pour Toxygène, c'est-àdire dans les proportions exigées pour reformer Teau dont la décom-

Fig. 1:0

position leur avait donné naissance. Le pôle positif d^unc pile h gaz correspond à Toxygène et le pôle négatif à Thydrogèiie; sa /. e, m, est d'environ 1^5. Si on réunit par des conducteurs les pôles de même nom de deux de ces appareils, il ne se produit naturellement aucun

courant; mais si on en groupe deux A et B en tension (fig. 171), le f. €. m, totale de cet ensemble sera double de celle! d'un seul couple, et si on ferme le circuit au moyen d'un troisième couple C

4Btt ÉLECTRO-CINÉTIQUE

placé en opposition, c'est-à-dire de façon que le pôle -f- de G soit réuni au pôle -+- de A et le pôle — de G au pôle — de B, la somme des f, e, m. intercalées dans le circuit sera égale à 2e — c = e, [e désignant la /". e, m. d'un seul couple) et un courant se produira. Il y aura alors décomposition de l'eau dans le voltamètre G et recomposition des gaz dans les voltamètres A et B. Si on mesure le volume des gaz mis en liberté dans G, on le trouve égal à celui qui disparait d'ans chacun des voltamètres A et B, ce qui constitue la démonstration la plus générale et la plus élégante que Ton connaisse de la loi de Faraday, concernant Tégalité du travail chimique dans chacun des points d'un circuit électrique.

En général, si on forme deux groupes distincts de couples à gaz dans chacun desquels les voltamètres sont accouplés en tension, si on met ces deux groupes en opposition, comme nous venons de l'expliquer, il se produira un courant dû à l'excès de la /. e, m, d'un des groupes sur celle de l'autre groupe, et le volume de gaz disparu pendant un temps donné dans chacun des couples du groupe le plus nombreux, sera égal au volume de gaz qui apparaît dans chacun des couples du groupe le moins nombreux.

347. — Démonstration directe des Lois de la Transmission de l'Énergie au moyen de la pile à gaz. -— Supposons qu'on ait groupé un nombre Nq de couples à gaz en tension, un autre nombre Ni également en tension, et que l'on mette ces deux groupes en opposition de façon que le second groupe soit parcouru par un courant de sens contraire à celui qu'il tend à produire, ce qui suppose que N, est plus petit que N^.

Désignons par e lu /. e. m. d'un seul couple, par I l'intensité du courant, par ;• la résistance intérieure d'un couple et par R celle des conducteurs qui relient le groupe Nq au groupe N,, ces deux groupes pouvant d'ailleurs être séparés par une très grande dislance.

Le but que nous nous proposons d'atteindre est de produire dans l'unité de temps, à l'extrémité de la ligne que nous pourrions appeler la station réceptrice, un certain poids de gaz tonnant, en nous servant pour cola d'une pile à gaz placée à la station génératrice qui contient Nq couples.