MESURE DES FORCES ÉLECTROMOTBICES

\SL pile auxiliaire et celui delà pile thermo-électrique marchent, l'un et l'autre, de s en a; ils s'ajoutent et forment un seul courant dirigé de a enp dans le fil /. Mais, d'autre part, le couple de Daniell V fournit un courant dirigé dep en a dans ce même fil /. Le couple de Daniell V est donc en opposition avec la pile thermoélectrique et IsLpile auxiliaire.

En faisant glisser le curseur C le long de la règle de ' bois R, et en fixant successivement le fil r^ du galvanomètre aux boutons s', /", /^, /, », on peut augmenter ou diminuer à volonté le nombre des couples thermo-électriques, et le nombre des couples auxiliaires compris dans le circuit et opposés au couple V. On peut donc toujours, par des tâtonnements successifs, introduire dans le circuit ces éléments auxiliaires et thermo-électriques en proportion telle que le coursant résultant soit nul, et que l'aiguille du galvanomètre G reste fixe sur le s<?Vo de la graduation. Évidemment alors, la somme des forces électromotrices des couples auxiliaires et thermo-électriques compris dans le circuit est égale à la force électromotrice du couple de Daniell V.

Quand le couple de Daniell V est composé, ainsi que nous l'avons dit, de zinc amalgamé plongé dans un mélange d'une partie (ïdiCïde sulfurique monohydraté et de dix parties d'eau, et de cuivre plongé dans une dissolution saturée de sulfate de cuivre, l'expérience démontre ([ue, pour ramener et maintenir à zéro l'aiguille du galvanomètre G, il faut comprendre dans le circuit trois couples auxiliaires et quatorze couples thermo-électriques. Or, puisque chaque couple oxixiliaire équivaut k cinquante^

cinq couples thermo-électriques, et puisque la force électromotrice d'un couple thermo-électrique est prise pour unilé de mesure, la force électromotrice cherchée E du couple de Daniell V est donnée par Téquation suivante :

d'où

En soumettant les diverses combinaisons voltaïques à des essais semblables, on peut, dans chaque cas particulier, déterminer le nombre des couples auxiliaires et le nombre des couples thermo-électriques qu'il faut faire entrer dans le circuit pour ramener et maintenir Taiguille du galvanomètre à zéro. Un couple quelconque étant donné, on peut donc toujours, par cette méthoile, mesurer très exactement sa force électromotrice. Avant d'exposer les résultats fournis par l'application de cette méthode à l'étude des diverses combinaisons voltaïques à deux liquides, nous devons nous occuper de l'influence que certaines conditions de construction exercent sur l'intensité de la force électromotrice des couples.

1° Influence de la dilution et de la nature des liquides. — Quand le métal positif et le métal négatif plongent chacun dans la dissolution aqueuse d'un sel dont ce métal ft)rme la base, la concentration de la dissolution saline qui correspond au métal positif peut varier dans des limites très étendues, depuis 1 jusqu'à 1/100, sans que la force électromotrice de la combinaison soit modifiée. L'hifluence de la concentration du sel dans lequel plonge le métal négatif est peu sensible ; toutefois les limites dans

MESUKE DES FORCES Ér.ECr&OMOTRICES. 137

lesquelles on peut la ftire varier sans altéi*er la force (^lectromotrice sont plus rapprochées que pour la solution saline qui correspond au métal positif.

Les métaux restant les mêmes, la force électromotrice varie avec la nalure des dissolutions salines employées.

Quand le métal négatif reste plongé dans une dissolution saline dont il forme la base, la force électromolrice augmente si, à la dissolution saline dans laquelle plongeait le métal positif, on substitue Vacide qui entre dans la composition de ce sel.

2** Influence des diaphragmes poreux, — L'emploi des cloisons poreuses dans un élément voltaïque à deux liquides a pour effet incontestable de diminuer les sections des couches liquides du couple et, par suite, d'augmenter les résistances dans le même rapport. La présence du diaphragme affaiblit donc Y intensité du courant; et cet affaiblissement est d'autant plus considérable (|ue la cloison poreuse interposée est moins perméable. M. J. Regnauld a étudié l'influence de ces diaphragmes sur la force êlectromotrice ; dans ce but, il a employé successivement comme cloisons poreuses, tantôt de la baudruche, tantôt des cylindres de diverses épaisseurs de terre de pipe et de porcelaine dégourdie, tantôt enfin des tubes de diverses épaisseurs de bois de poirier, de palissandre, d'ébène et de buis. Il résulte de ses recherches que :

« Dans les piles à deux liquides, le diaphragme poreux » n'a pas d'influence sur la force électromotrice ^ si toutew fois sa nature exclut toute réaction chimique sur les »' liquides auxquels il donne accès. »

Forces éleetromotrlees des eomblnalAona TolUiIques à deBx ilqBldes. — Les études comparatives de M. J. Re~ gnauld ont porté sur un certain nombre de combinaisons voltaïques à deux liquides. Le tableau suivant contient les valeurs de la force électromotrice de ces divers couples hydro-électrïques telles qu'il les a déterminées.

Couple I. {Zinc pur, — Cadmium,)

Force élec tromotrirr.

Sulfate de zinc Sulfate de cadmium ... 55 unités.

Chlorure de zinc Chlorure de cadmium. . 42

Bromure de zinc Bromure de cadmium. . i2

lodore de zinc lodure de cadmium .... 45

Azotate de zinc Azotate de cadmium. . . 42

CouPLB II. (Zinc amalgamé, — Cadmium,)

force élcctromotrire

Siilfate de zinc Sulfate de cadmium. • • 58 unités.

Acide suif, monohydraté. | ^^^^^^^ ^^ cadmium. . . 69 i vol.; 5 vol. deau.. (

Couple III. (Zmc pur, — Cobalt.)

Force élcrtromotrice*

Chlorure de zinc, Chlorure de cobalt. .... 114 unités.

Azotate de zinc Azotate de cobalt 94

Couple IV. (Zinc pur, — Nickel.)

Force électromotrtcr.

Sulfalo de zinc Sulfate de nickel 127 unités.

Chlorure de zinc Chlorure de nickel. ... 109

Azotate de zinc Azotate de nickel 131

BfSSURE DBS FORGES ÉLECTftOMOTRIGBS. 139

Coupi^ V. {Zinc pur. — Cuiore.)

Furce élcrtromotiire.

Sulfate de zioc Sulfate de cuivre 175 unités.

Azotate de zioc Azotate de cuivre 160

Acétate de zinc Acétate de cuivre 17S^

Chlorure de zioc Chlorure de cuivre. . « • 175

Couple VI. (Zinc amalgamé. — Cuivre.)

Force éicctroiaotrioc

Acide suif, monohvdraté, ) c.,ir » j • Mmn. -^

i vol.; 10 vol. d'eau. { ^"*^*^« ^"^ ^"'^'« *^^ »°»^«-

CocrLB VII. {Couple de Grove).

Zinc amalgamé. Platine. Force électromotrire.

Acide suif, monohydraté, ) Acide azotique, 1 vol.; \ om „„-,^ 1 vol ; 10 vol. d'eau. ( 5 voj. d'eau ) ^'" "°"^*-

Couple VIII. {Zinc pur. — Alun^nium.)

Force élcrttomotrice.

Sulfate de zinc Sulfate d'alumine 35 unités.

Ce tableau montre combien est grande l'influence de la nature du métal négatif sur la force électromotrice des couples à deux liquides, quand ce métal plonge dans une dissolution saline dont il forme la base ; il fait voir aussi la liaison qui existe entre l'intensité de la force électromotrice et la nature des liquides actifs qui entrent dans la composition des couples. A propos des belles recherches de M. Joule et de M. Favre relatives aux effets calorifiques des courants, nous reviendrons sur les résultats précédents, et sur les rapprochements intéressants que M. J. Regnauld en a déduits.

\f\0 ÉLECTRICITÉ DYNAMIQUE.

S XZ. — Forces électromotriees des appareils thermo-éleotriques.

Nous avons vu (t. I, page /i53) qu'il suffit de maintenir à des températures différentes les soudures d'un circuit composé de deux métaux hétérogènes, pour donner naissance à une force électromotrice. Nous devons nous occuper ici des rapports qui existent entre l'intensité de cette force électromotrice et la différence de température des deux soudures du couple thermo-électrique.

Cette question a été étudiée par M. Becquerel (1). Dans ses expériences, l'une des deux soudures du couple thermo-électrique était constamment maintenue à zéro^ l'autre soudure était portée à des températures successivement croissantes. Nous devons nous borner à mentionner les principaux résultats de son travail, sans entrer dans les détails des opérations.

1° Dans le couple cuivre et /i?r, l'intensité de la force électromotrice augmente moins vite que la différence de température des deux soudures. Quand la température de la soudure échauffée approche de 300% les accroissements de la force électromotrice deviennent insensibles. Audessus de 300', la force électromotrice demeure d'abord stationnaire, puis perd de son intensité à mesure que la différence de température augmente. Enfin, quand la température de la soudure échauffée est portée au rouge sombre, la force électromotriee change de signe et le sens du courant est renversé,

(1) Ârm, de chimie et dephys., 2* série, 1826, t. XXXI, p. 371. — Traité d'électricité et de magnétisme, 1855, t. I, p. 159.

MESURE DES FORCES ÉLECTHO MOTRICES. l(il

M. Gaugain (1 ) a vérifié Texactitude de ces résultais, il a montré de plus que les couples argent et or^ or et fer^ argent et fei\ se conduisent comme le couple cuivre et fer; seulement le changement de sens du courant pardt s'opérer à une température plus basse pour 1^ U*ois premiers couples que pour le dernier.

2* Dans le couple argent et ztVic, l'intensité de la force éleclromotrice augmente, mais moins vite que la différmce de température, jusqu'à ce que la soudure échaufifiRo soit à 1 20» ; elle décroît ensuite et, quand cette soudure est à 285°, tout courant cesse, la force électromotrice est mUle, Puis la force électromotrice change de signe et augmente graduellement, jusqu'à ce que la soudure échaufiëe ait atteint la température de fusion du zinc.

3' I^ couple or et zinc présente des phénomènes de même nature. Seulement le maximum d'intensité et le changement de signe de la force électromotrice correspondent à des degrés différents de l'échelle thermométriquo. M. Gaugain a aussi expérimenté sur les couples argent et zinc^ or et zinc. Contrairement aux résultats aimoncés par M. Becquerel, il a trouvé que l'intensité du courant fourni par ces deux éléments thermo-électriques augmente constamment avec l'élévation de la température de la soudure échauffée, sans que le mouvement électrique «'•prouve de changement de signe,

W* Dans le couple platine ei palladium^ pour chaque accroissement égal de la différence de température, l'intensilé de la force électromotrice augmente d'une même

(l) Comptes rendus de VAcad. des sciences, 1853, i. XXX VI, p. C45.

quantité. Dans les expériences de M. Becquerel, la température delà soudure échauffée a varié entre zéro et 350". Il paraît donc établi que, dans le couple thermo-électrique platine ei palladium^ la loi est la même pour les accroissements de la différence de température et pour les accroissements de Tintensité de la force électromotrice.

M. Pouillet (1) a particulièrement fixé son attention sur deux couples thermo-électriques, dont le premier lui a servi à mesurer les hautes températures, et le second à étudier les lois des courants électriques.

Dans les expériences sur le couple platine ci fer, une ^ des soudures était à la température ambiante, entre 1 5** et 20*», la seconde soudure était portée à des températures progressivement croissantes jusqu'à lOOO*. L'intensité de la force électromotrice de ce couple n'est pas proportionnelle à la différence de température des deux soudures. En divisant Tintensité par la différence de température des deux soudures, M. Pouillet a déterminé, dans chaque expérience, l'intensité moyenne de la force électromotricc» correspondante à un degré de différence dans les températures. Il a trouvé ainsi que, si la température de la soudun» txîhaufféo s'élève successivement de 100" à 1000", l'intensité moyenne pour vn degré décroît de 100' à 600°, puis augmente graduellement, et reprend à 1000° la valeur qu'elle avait aux environs de 100".

M. Pouillet a prouvé, par des expériences directes, que lu force électromotrice du couple bismuth et cuivre augmenlr proportionnellement à la différence de température des

(1j Comptes rendus de VAcad. des sciences, 1836, t. lU, p. 78G. — ï8:î7, t. IV, p. riiri.

MESURE DES FORCSS ÉLECTROMOTRICSS. IdS

deux soudures, entre ^0* au-dessous de zéro et 1 00"" au-dessus de zéro.

Enfin, M. Y. Regnault (1) a étudié avec beaucoup de soin la marche du couple bismuth et antimoine. Il a déduit de ses expériences deux conclusions importantes :

l^" Quand les températures des soudures restent comprises entre 15° et 33°, une différence de température d*un degré développe toujours une force électromotrice de même intensité.

2° Toujours entre les mômes points de Téchelle thermométrique, une augmentation d'un degré dans la différence des températures des deux soudures développe une force électromotrice d'autant plus faible que cette différence de température est elle-même plus grande.

Même aux températures ordinaires, on ne peut donc pas dire d'une manière rigoureuse que l'intensité de la force électromotrice du couple bismuth et antimoine augmente proportionnellement à la différence de température des deux soudures.

fit. V. Regnault a repris, dans ce même travail, l'élude du couple platine et fer. Après avoir vérifié Texactitude dt^ observations de M. Pouillet, il a montré que les résultats de trois séries d'expériences faites avec un même appareil n'étaient pas exactement comparables. Ces essais étaient faits avec un couple dont les métaux étaient soudés à l'arfjent. M. V. Regnault, pour écarter les perturbations qui jïourraient prov€«ir de la présence d'un métal étranger, y argent, dans les soudures,- a répété les mêmes essais

(1) Relation des expériences entreprises par ordre de M. le ministre des Iramux publics, 0(c., 1847, 1'* part., p. 250.

lUh ÉLECTRICJTÉ DYNAMIQUE.

avec un couple dont les métaux avaient été réunis direcieînent car incorporation au rouge soudant. Lamarcluî de ce second appareil a présenté des écarts moins considérables que celle du premier; cependant labsence de tout métal étranger dans les soudures n'a pas suflR pour rendre les résultats exactement comparées. Cette discussion nous conduit à dire avecM. V. Regnault: Nous sommesericore loin de connaître toutes les circonstances qui influent sur la production des courants thermoérectriques, et de pouvoir fixer les conditions dans lesquelles les éléments thermo-électriques doivent être établis, pour que l'intensité de la force électromotrice développée dépende uniquement de la différence de température des soudures.

En présence de toutes ces anomalies, on comprend combien il devenait nécessaire de s'assurer directement de l'exactitude des indications fournies par l'appareil thermo-électrique employé comme moyen de mesurer les intensités des forces électromotrices. Cette vérification a été faite avec beaucoup de soin par M. J. Regnauld dans sa thèse déjà citée.

Il s'est d'abord assuré que l'intensité de la force électromotrice de son couple thermo-électrique était indépendante de la forme et des dimensions des éléments employés.

Il a ensuite opposé un a un, deux h deux , les divers couples de sa pile thermo-électrique, en les plaçant dans le circuit d'un galvanomètre très sensible. Il a prouvé que tous ces couples étaient de même force. En effet, le plus grand écart qu'il ait observé dans cette série de

MESURE DES QUANTITÉS D'ÉLECTRICITÉ EN îilOUVEMENT. 1/|5

coiDparaisons ne s'est jamais élevé à un centième de la valeur prise pour unité.

Par conséquent, lorsque les soudures sont faites directement et sans interposition de métal étranger ; lorsque, d'ailleurs, les éléments sont bien isolés les uns des autres, laforceélectromotrice d'un couple bismuth et cuivre, dont les soudures sont maintenues l'une à zeVo et l'autre à 100% est une quantité constante. Cette force électromotrice peut donc être prise pour unité de mesure.