ÉTÉ IMMERGÉ

D résulte de ce qui précède, comme ravait reconnu Volta, que la loi des tensions ne s'applique pas au contact des liquides

568 TRAITÉ DTÉLECTRlCrrÉ STATIQUE:.

avec les métaux. On a, en efTet, d'après les nombres de M. Hankel,

Zn In In In

Cti=iOO Zit

Att=:110 Zn

kg=i\S In

A9 + Â9 kq-^kq kq-h kq

Ail = — 26 Ag = -24

P«==i23 ln\kq'hkq\?t= —50

Des recherches plus récentes de M. Gerland (^) conduisent à des résultats tout à fait analogues.

901 . mtmK WÊéiMMK et oi iiqiOde. — La prëscuce d'un liquide entre deux métaux différents dans une chaîne de corps conducteurs interrompt l'application de la loi de Volta, de sorte que, si les extrémités de la chaîne sont formées par deux lames d'un même métal, la somme totale des tensions de contact poum n'être pas nulle. Si l'on réunit ces lames extrêmes par un fil extérieur d'un métal quelconque, on n^introduira plus de nouveau contact efficace, et ce fil sera traversé par un flux d'électricité, comme par la décharge d'une batterie. La différence de potentiel des lames extrêmes se rétablissant d*une manière continue et plus ou moins rapide, en même temps que des réactions chimiques s'accomplissent entre les métaux et le liquide, le fil extérieur pourra être considéré comme parcouru par un courant continu d'électricité positive allant d'une lame à l'autre, et par un courant contraire d'électricité négative. Ce fil jouit alors de la propriété de dévier l'aiguille aimantée, de sorte qu'on poum avoir recours au galvanomètre pour indiquer l'existence et le sens des différences de potentiel.

Considérons, par exemple, la double lame de Volta, formée d'un disque de zinc et d'un disque de cuivre soudés entre eux, cl appliquons sur le cuivre une rondelle de drap humide. La différence des potentiels du zinc et du drap a pour expression

ZnlCu-hCulXq.

Celle différence de potentiel ne peut pas être utilisée telle quelle dans un circuit fermé, parce qu'il faut établir une communication extérieure entre le zinc et le drap mouillé, et introduire au moins un nouveau contact. Si nous mettons une seconde

(') Pogg. AtinaL, t. GXXXUf, p. 513.

lame de zinc sur le drap, la difTérence de potentiel des lames extrêmes sera

Zn I Cw -h Cm | Ag -f- Ag | Zn.

Les lames de zinc extrêmes, n'étant pas au même potentiel, pourront être mises en communication par un fil extérieur d'un métal quelconque et donner lieu à un courant continu.

902. FcNTce éiectr«Miiotrice. — C'est cct ensemble qu'on appelle un couple ou un élément de Volta, mais il vaudrait mieux réserver le nom d'éléments aux différentes pièces qui constituent le couple; la difTérence de potentiel des métaux extrêmes est la force électromotrice du couple.

En prenant les nombres suivants pour les différents contacts,

Zn|CM = iOO, Cu|Aç= 9, Aq\ln= 16,

la force électromotrice du couple de Volta sera représentée par 125, tandis que la différence de potentiel du zinc et du drap est de 109. Si Ton admet que le liquide n'a pas d'influence, la force électromotrice sera égale à la tension de contact des métaux, c'est-à-dire à 100 ; enfin elle serait seulement égale à 25, si l'on ne tenait compte que de l'action du liquide.

Au point de vue des applications , il est indilTérent de se préoccuper ou non du contact des métaux : la seule quantité que Ton détermine en bloc est la force électromotrice résultante, sans faire le départ de ce qui appartient à chacun des contacts. Clette quantité peut être mesurée, d'ailleurs, avec beaucoup plus de précision que les tensions de contact des métaux entre eux, et surtout celles des liquides avec les métaux, et elle n'est pas sujette à éprouver d'aussi grandes modifications sous l'influence de diverses circonstances.

905. A ce propos, nous pouvons encore revenir sur quelques expériences réalisées par Faraday (*) dans le but de démontrer la non-existence de l'électricité de contact. L'objection principale que l'on oppose à la théorie de Volta consiste en ceci : qu'il est impossible d'obtenir un courant continu dans un circuit fermé,

V Expei-inienUil Researches, t. 11, p. 18.

Il 2i

sans qu'il existe en même temps des opérations chimiques dont le travail est, pour Faraday, la cause du développement d'électricité. Il est clair qu'il ne peut pas exister de courant continu dans un circuit entièrement métallique dont tous les points sont à la même température ; ce serait le mouvement perpétuel, dont la loi de Volta est précisément la négation. Si le circuit n'est pas entièrement métallique, la somme algébrique des tensions, ou la force électromotrice, n'est plus nulle; alors, à moins d'admettre que quelque chose puisse provenir de rien, il faut bien que le travail effectué par le courant électrique soit accompagné en quelque point du circuit par une dépense équivalente. Démontrer qu'à température constante il n'y a pas de courant possible dans un circuit fermé, sans actions chimiques, c'est donc simplement démontrer dans un cas particulier l'impossibilité du mouvement perpétuel; mais toutes les objections de cette nature ne peuvent pas infirmer l'existence de l'électricité de contact. C'est à cela, en définitive, que se résument les expériences de Faraday, si Ton ne veut pas en faire l'objet d'une discussion oiseuse sur la question de distinguer, entre deux phénomènes simultanés et inséparables, lequel est la cause et lequel est Teffet.

Faraday a cherché d'abord des liquides bous conducteurs qui n'eussent pas d'action chimique sensible sur les mt'taux ; la dissolution de sulfure de potassium est celle qui paraît le mieux réaliser celte condition.

Un circuit formé d'une Fijr. 249. lame de platine et dune

lame de fer plongées dans une dissolution de sulfure de potassium, cl communiquant avec le fil d'un galvanomètre, ne donne pas de courant appréciable. Celle expérience prouve simplement que les trois tensions de

œS SOURCES D'ÉLECTRICITÉ. 571

:onlacl des métaux entre eux et avec le liquide donnent une îomrae algébrique nulle, et qu'on a

(1) P/|Fe-hFe|KS-hKSlP/=0.

Faraday place ensuite dans un même circuit une dissolution le sulfure de potassium N (fig. 249), dans laquelle plongent leux lames de platine et de fer, P et F, puis une dissolution semilable M dans laquelle sont deux lames de platine P' et P'', puis m galvanomètre G, dont on peut supposer que la bobine est ormée par un fil de platine, et enfin un fil de fer F' entre les deux conducteurs de platine P et P. Il y a ainsi trois contacts du fer ivec le platine, Tun a entre F et P', et deux autres 6 etc entre P" ît P. Le courant est encore nul, mais rexpériencc est exactement a même que la précédente. On a, en effet, en suivant l'ordre des lontacts de P à P à travers les liquides,

(2) Pr,KS-hKSjP^-FP/iFe-FFeiKS-hKS|P/ = 0,

équation identique à la première, puisque les deux premiers ermes sont égaux et de signes contraires.

On obtient maintenant un courant si Ton interpose une ronlelle humide en a, b ou c» entre le fer et le platine. Faraday attribue le courant à l'action chimique que Peau exerce alors sur le er ; cette action existe, en effet, mais la somme des tensions Test plus nulle, et la force électromotrice a pour valeur

(5) E=Vt\Ve-{'¥e\Aq-\- Xq\VL

Faraday l'emplace ensuite dans la première expérience la lame le fer F par une lame de nickel, et constate que le courant est encore nul. Il résulte de là

(4) P<|Ni4-Ni|KS-hKSllV=0.

En comparant les équations (1) et (4), on en déduit par sousraction

Ni|Fe-hFelKS-f-KSlNi=0;

îelte équation signifie que l'on pourrait aussi bien remplacer e platine par du nickel, sans qu'il y eût encore de courant ap- )réciable.

"Toutes les expériences analogues s'interpréteraient de la même manière, sans fournir jamais un argument concluant contre Yilectricité de contact. En outre, Faraday lui-même fait remarquer que, dans les cas semblables à ceux qui précèdent, le courant n'est presque jamais absolument nul au début : Taiguillc du galvanomètre éprouve d'abord une petite déviation et ne i-evienl au zéro qu'au bout d'un certain temps; cela signifie que la somme des tensions de contact n'est pas nulle d'abord et que les surfaces se modifient peu à peu, comme nous l'avons vu dans les expériences de M. Hankel. Les lames de métal immergées sont alors dans un état particulier qu'on appelle la polarisation des électrodes, et sur lequel nous reviendrons.

11 arrive souvent, en eflet, qu'un circuit ouvert donne lieu à une force électromotrice et que cette force s'annule rapidement après la fermeture du circuit, à cause même des réactions qui se sont accomplies dès le début. Ces réactions sont de deux espèces : les unes dépensent du travail sous forme de chaleur ou autrement, les autres en produisent. Comme le passage du courant dégage dans le fil et dans le liquide conducteur une certaine quantité de chaleur, il faut, pour que ce courant persiste, que le travail total des actions chimiques soit positif. Toutes les fois qu'un circuit est composé de telle façon que le travail des actions chimiques qui peuvent s'effectuer n'est pas supérieur au travail des décompositions qu'entraînerait le passage d'un courant, le courant ne peut pas se produire, au moins d'une manière permanente; s'il existe au moment de la fermeture du circuit, par siiilc d'une inégalité entre les tensions de contact, il ne tarde pa^â s'arrcler. Les travaux de M. Favre ont bien mis en évidence les relations qui existent entre les forces éleclromotrices des couples électriques et les quantités de chaleur dégagées ou absorbéej» en différents points du circuit.

904. Contact des liquides. — Lcs tcusious de coutact dos li' (|ui(les entre eux ne suivent pas non plus la loi de Volta et peuvent (lomier lieu à une force éleclromolrice dans un circuit fermé. Pour éviter riiiiluence des métaux qui interviennent dans la constitution du circuit, on fait en sorte qu'il y ait deux contacts identiques et de sens contraires entre un liquide et un métal. Considérons, par exemple, deux vases A et B renfermant un

même liquide L, dans lesquels plongent des lames d'un môme métal, de platine, par exemple. Si l'on fait ensuite communiquer les liquides des deux vases par un autre liquide quelconque I/, sans nouveau contact métallique, il est aisé de voir que les deux lames de platine seront au même potentiel, car d'une lame à Tautre on rencontre la série des tensions

P/!L-hL;L'-hI/!L-hL IV,

dont la somme est identiquement nulle.

Supposons maintenant (|uV)n établisse la communication des vases A et H par une chaîne formée de deux liquides différents 1/ et L"; les tensions de contact sont alors

P^lL + LlL'-hL'II/H-L" L-^LIIV = L l/-f-L' L"-f-L"iL.

Cette somme n'est pas nécessairement nulle, elle représente la force électromolrice qui existe entre les deux lames de platine; il se produira en général un courant quand on réunira ces lames par un fil métallique.

On voit que l'existence d'une force électromotrice entre liquides, sans faire intervenir aucun contact métallique, exige au moins que l'on emploie trois liquides différents; c'est pour n'avoir pas pris cette précaution (|ue l'on a cru quelquefois vérifier par expérience la loi de Volta entre les liquides.

905. Nobili (') a obtenu ainsi un courant par l'action de liquides seuls. Il prit, par exemple, pour liquides extrêmes des solutions de nitre, comme intermédiaires l'acide azotique et un bâton de potasse humectée, et il établit les communications des liquides entre eux par des arcs d'amiante ou de coton. L'aiguille d'un galvanomètre, installé sur le circuit extérieur, fut fortement déviée, indiquant un courant qui allait de la potasse à l'acide par le liquide, ou de Tacide à la potasse par le galvanomètre. On avait donc

KO.AsO*lA:sO^^-A^O*|KO^-KO|KO.A2 0'>0.

Nobili indique encore plusieurs autres chaînes de liquides, acides, bases ou dissolutions salines, qui donnent lieu à des courants continus.

(>) Annales de Chimie et de Phyiique, 2* série, t. XXXVIII, p. 239.

Fechncr (') s'est servi de la mc^me méthode. Un premier liquide L était placé dans deux vases extrêmes A et Boù plongeaient des lames do platine ; deux vases intermédiaires A' et B' contenaient deux auti'es liquides V et L", et les communications d'un liquide à l'autre étaient établies par de petits siphons en verre. Fecliner s'est borné en général à indiquer le sens du courant.

906. La disposition imaginée par M. Wild (*) est un peu plus simple. Un vase en bois Y (fig. 250) est muni de deux tubes de

verre verticaux, fermés à la partie inférieure par des plaques M et M' d'un même métal. Les deux tubes contiennent à la partie inférieure deux colonnes A et K d'un ni(*'me liquide L, et ces colonnes sont réunis par deux couches A' et B' de deux liquides diflérents l' et L". Les plaques métalliques qui terminent les tubes étant mises en communiquant avec un galvanomètre trés-sensible, la déviation do l'aiguille indique le signe de la force électromotrice E qui résulte des contacts entre les trois liquides.

E = L|I/-hL'IL"H-L''|L.

Fit'. 250.

On voit d'ailleurs que la môme disposition permettrait de mellrc dans le circuit un plus grand nombre de liquides dilTérenls. superposés dans l'ordre des densités.

Les expériences ont donné les résultats suivants : 1" Une série quelconque do liquides ne suit pas en général la loi (le Volta, et les forces électromotriccs des dissolutions dt^ pendent du degré de concentration. Voici quelques exemples: dans le tableau qui suit, la série formée par les liquides coinpris dans une même colonne verticale, lorsque les densités oui les valeurs indiquées en regard, donne un courant qui Iravci'so les liquides de haut en bas.

(•} Pogg. Ann„ t. Xl.Vin, p. 1 et t>25.

;*) Pogg. AnnaIfT. CIIF, |> .VC». ^- Annnhs de Chimie et de Phyùgue, 3' s< rie. t. Mil, p. 57 f).

DES SOURCES D*ÉLEGTRICiT£.

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