QUANTITÉ DB GAZ

Hydrogène.

Gaz oléûant.

Oxjde de carbone.

Acide carbonique.

Oiygène.

Azote.

L*ordre des gaz, dans ce tableau, est parfaitement le même que celui du tableau où se trouve le pouvoir refroidissant de chaque gaz sur le fil de platine.

Les lois qui régissent le dégagement de la chaleur par le passage du courant à travers les fils métalliques s'appliquent également au cas des conducteurs liquides, ainsi que M. £. Becquerel Ta démontré en se servant successivement de deux dissolutions, Tune de sulfate de cuivre, Tautrede sulfate de zinc^ n avait soin de prendre pour électrodes, dans le premier cas, des fils de cuivre, dans le second, des fils de zinc, afin d'éviter les changements chimiques dans le liquide pendant la durée de l'expérience. Un thermomètre, plongé dans le liquide» indiquait sa température, et un voltamètre chimique, placé dans le circuity mesurait l'intensité du courant. Toutes les précautions étaient prises, comme avec les fils, pour tenir compte du refroidissement du liquide qui était renfermé dans un creuset de platine. Yoici, pour chaque dissolution, les quotients qu'on obtient en divisant le nonobre qui représente la quantité de chaleur dégagée dans chaque expérience par le carré du nombre qui représente l'intensité correspondante du courant :

> Chique dlMoluUon renfermait, sur 20 grammeed'eao, 4 grammeeâeinirate.

nuMtMiMOM M t'iucmsii*.

lltPiRIENCSS.

SULFATE toi cntmi.

8ULFATB •m tiifc.

l»* expérience.

2« expérience.

3« expérience.

4* expérience.

Moyennes.

L*égalité assez sensible de ces quotients dans chaque série d'expériences, malgré quelques écarts tenant aux difficultés de l'expérience, surtout sensibles avec le sulfate de zinc, montre bien qae pour un même liquide ^ la quantité de chaleur est propoT" iionnelle au carré de Viniensité du courant.

En comparant la résistance électrique des deux dissolutions à celle d'un fil de platine pris pour étalon, on trouve ce rapport égal à 0,0261 pour la dissolution de sulfate de cuivre, et à 0,0320 pour celle de sulfate de zinc. Mais, d'après les expériences, le fil étalon a une conductibilité telle que, pour un courant capable de donner 1 centimètre cube de gaz par minute, la quantité de chaleur dégagée serait 10,027. Donc, si la loi de la proportionnalité de la chaleur dégagée à la résistance est vraie pour les liquides comme pourles solides, on trouvera cette quantité égale, pour le sulfate de cuivre, à 10,027 X 0,0261 = 0,26; pour le sulfate de zinc, à 10,027 X 0,032 -= 0,32. Pare xpérience on a trouvé 0,21 et 0,36.

Les différences passablement fortes qui se manifestent ici entre les résultats du calcul et ceux de l'expérience peuvent tenir aux effets chimiques qui se passent nécessairement à la surface des électrodes, quand même on a choisi ceux-ci de manière à annuler ces effets autant que possible. Aussi, quand il s'agit de liquides qui éprouvent une altération chimique réelle par l'effet de la décomposition, il faut nécessairement tenir compte de ces effets, car cette décomposition s'opère toujours an absorbant la chaleur nécessaire au nouvel équilibre molé-

CHALEUR BT LUlOlRB tlMniOimS. 191

culaire, chaleur coostainment moiùdre <|ue celle qui est dégagée par l'effet de la résistaûce du corps au passage de Télectriâté, laquelle se trouve aiusi diminuée de la première, que nous chercherons à évaluer dans le chapitre suivant*

Ce n'est pas seulement dans le conducteur liquide interposé entre les pôles de la pile, mais aussi dans celui où plongent lee couples, qu'on peut vérifier l'exactitude des lois que nous venons de rappeler. M. Joule a prouvé en effet que la chaleur développée dam un tempe donné dan$ chaque couple^ par taelion vollatque teukj est proportionnelle à la résùtance de conduetibihté de ce couple multipliée par le carré de Vinteneité du courant électrique. Il résulte donc de cette loi combinée avec les pr^ cédenles le principe général, que la chaleur qui se développe dans une partie quelconque du circuit est proportionnelle au carré de la force du courant multiplié par la résistance de cette partie du circuit. Si la loi est exacte pour une partie du circuit, elle d<nt, suivant la remarque trè&-juste de M. Poggendorff, s'appliquer au circuit tout entier, la pile comprise. C'est là la plus grande des différences que nous avons dit (p. 181) exister entre la pile voltalque et la batterie électrique, quant à leur action calorifique. M. Joule a déduit également de la loi générale quelques conséquences, qu'il a vérifiées par l'expérience, sur les rapports qui existent entre la chaleur dégagée par le circuit entier et les actions chimiques qui ont lieu dans le circuit, soit extérieurement aux couples, soit dans les couples eux-mêmes. L'exposition de ces recherches ne peut être faite convenablement qu'après avoir achevé l'étude des effets chimiques du courant.

Je dois cependant, avant de terminer ce paragraphe, faire encore mention d'un principe important que j'ai fait connaître en 1843, et qu'a confirmé récemment M. Favre au moyen d'ex^ périences plus directes. Ce principe consiste en ce que la sonmae des quantités de chaleur dégagées par un courant donné, dans le conducteur métallique qui réunit les pôles d'un couple et dans le couple lui-même, est constante; seulement, suivant la grosseur du fil qui sert de conducteur, c'est tantôt l'une, tantôt l'autre de ces deux quantités qui est la plus considérable. Une

192 TRiNSHISSION Dl L*ÉLECTBICITÉ.

manière très-simple de faire rexpérience est d'employer un couple platine et zinc distillé ou cadmium, avec de Tacide nitrique très-pur et très-concentré pour liquide, et d'unir les deux métaux par un fil de platine plus ou moins gros, qu'on plonge en entier dans une capsule semblable à celle où est le couple, et remplie de la même quantité d'acide nitrique. On X)b8enre avec soin, avec deux thermomètres très-sensibles, les élévations de température de l'acide dans chacune des deux capsules, et on trouve que leur somme, au bout du même temps, est toujours constante, l'une étant tantôt plus, tantôt moins considérable que l'autre. On peut également plonger le fil de platine qui unit les deux métaux du couple dans le même liquide que le couple lui-même, et on voit que» pour le même temps, l'élévation de température de ce liquide est toujours la même, quelle que soit la grosseur du fil de platine. Dans les deux modes d'opérer, il faut souder au platine et au zinc, ou cadmium, du couple, une tige en platine assez grosse pour qu'elle ne s'échauffe pas; c'est au moyen de ces deux tiges qu'on met dans le circuit le fil de platine de dimensions variables.

M. Favre a employé un calorimètre semblable à celui qui a servi aux belles expériences qu'il a faites en commun avec M. Silbermann sur la chaleur dégagée dans les diverses actions chimiques, pour confirmer et étendre le principe que je viens d'exposer. Il s'est servi également d'un seul couple zinc platine et eau acidulée d'un vingtième d'acide sulfurique, et il a interposé successivement dans le circuit des fils de platine de longueur variable et de diamètres différents. Il a toujours trouvé, pour 33 grammes de zinc dissous, une quantité totsde de chaleur développée égale à 18137 unités de chaleur, mais répartie différemment entre le couple et le fil de platine, suivant les dimensions de ce dernier. Or, cette quantité de chaleur est précisément celle que dégage la dissolution même des 33 grammes de zinc dans l'eau acidulée par l'effet des différentes actions chimiques qui s'y passent, soit que le sulfate de zinc soit formé par une transmission d'électricité à travers un gros fil qui n'offre aucune résistance au courant, soit qu'il soit formé directement sans électricité transmise; dans ce dernier cas, la

quantité de chaleur était de 18444 au lieu de 18137, ce qui ne tient évidemment qu*à quelques erreurs d'expériences. M. Favre conclut de là que la chaleur développée par la résistance au passage de Télectricité dans les conducteurs de la pile est un simple emprunt fait à la chaleur totale produite par les actions chimiques qui ont lieu dans le ou les couples^ et qu'elle est rigoureusement complémentaire de celle qui y reste confinée^ de manière à former une somme égale à la chaleur totale correspondante uniquement aux réactions chimiques, indépendamment de toute électricité transmise.

Il résulterait de la Id de M. Favre^ que de môme que toutes les actions chimiques ne produisent pas la même quantité de chaleur, de même aussi la même quantité d'électricité dynamique pourrait aussi produire des effets calorifiques très-différentSy suivant la nature de l'action chimique qui lui aurait donné naissance. C'est ce que M. Botto avait déjà démontré dans des recherches où il cherchait à comparer entre elles les quantités de chaleur dégagées par l'électricité provenant de couples de différente nature. Nous reviendrons sur ce sujets et sur les divers travaux auxquels il a donné naissance, quand nous nous occuperons, de la production de l'électricité par les actions chi* miques. Nous nous contenterons pour le moment de remarquer que cet élément très-important du courant voltalque, savoir, la nature de l'action qui lui donne naissance, ou, ce qui revient au même, la nature de la force électromotrice, joue dai^ la production des efiets calorifiques un rôle analogue à celui de la densité de l'électricité, dans le dégagement de chaleur opéré par les décharges électriques. Cette remarque très-juste de Riess nous fait voir qu'il faut, de même qu'on distingue dans les décharges la densité de la quantité, distinguer dans les courants Yiniensité qui correspondrait à la densité, de la quantité; c'est ce que nous démontrera également l'étude des efiets chimiques de l'électricité.

S ft. lAC»BAe«eeaee et faftlon Ae« métaux par l'élccirlclté ^yauniqiie, ei cffeto molécelaire* qui les accompapriieiit.

Nous nous sommes borné , dans les deux paragraphes pré- II. 13

194 TRANSMISSION DE l'ÉLECTRIGITÉ.

cédents, à rechercher les lois qui régissent le simple réchauffe* ment des fils par Télectricité dynamique, sans nous occuper des changements, soit permanents, soit passagers dans leur apparence» qui accompagnent ce réchauffement quand Télectricité dépasse une certaine limite d*intensité. Nous avons déjà fait mention de ces effets, soit dans le § 2 du présent chapitre, soit dans le § 4 du précédent. Ils consistent essentiellement dans rincandescence, la fusion, la vaporisation, ainsi que dans rin«flexion, la rupture et autres modifications moléculaires qu*épF0U^ vent les fils par le passage de décharges électriques relativement plus fortes que celles qui produisent le simple réchauffement. Les faits de cet ordre sont, en effet, essentiellement produits par les décharges plutôt que par les courants électriques, étant le résultat d'une action brusque et très-intense, plutôt que d*une action modérée, mais continue; cependant de forta courants peuvent, dans certains cas, les manifester. C'est à Riess que nous empruntons la plupart des détails que nous donnerons dans Tétude que nous allons en faire.

Le premier effet mécanique qu'éprouve un fil de métal mince, traversé par la décharge, consiste dans un ébranlement sensible et dans la formation d'une espèce de vapeur grise, épaisse, composée de parcelles métalliques détachées de sa surface. Il se manifeste en même temps des étincelles aux points d'attache du fil avec les conducteurs destinés à le mettre dans Tare de clôture de la batterie ; ces étincelles proviennent de parcelles métalli* ques un peu plus grandes que les premières qui sont arrachées des points d'attache, et jaillissent en devenant incandescentes* L'ébranlement est d'autant plus sensible que le fil est plus mo* bile, et quant aux étincelles, elles sont plus brillantes avec le platine, le palladium qu'avec l'argent et le laiton, et il n'y en a pas avec le cuivre. Le scintillement même des étincelles dépend à la fois de la ténacité du métal et de son degré d'oxydabilité ; aussi il n'y en a point avec l'argent, tandis qu'avec le fer il est très-fort. La formation du nuage de vapeurs est un phénomène beaucoup plus constant; mais son intensité varie, non-seule* ment d'un fil à l'autre, mais aussi dans un même fil avec Tétat de sa surface. Ainsi, un fil de platine qui a été bien poli, dressé

CHALIVE BT LUIOÈll tLBCTRIQUBS. 195

avec soin et hermétiquemeDl serré à ses points d*attache, exige une décharge plus forte qu*un autre semblable, mais qui n'est pas dans les mêmes conditions^ pour manifester les phénomènes que nous Tenons de signaler. En augmentant graduellement la force de la décharge, on observe une altération dans l'état physique du fil, qui devient persistante ; c'est une inflexion qui ne se manifeste d'abord que comme une diminution de poli eu un point de la surface, et qui finit par devenir de plus en plus sen-^ sible, et par se transformer en un angle très-appréciable, avec des c6tés longs de plusieurs millimètres. Cet angle est en gé« néral très-obtus, de 1 10* le plus souvent. Il se manifeste égale* medt dans des fils de platine, de fer et de cuivre, même lors* qu*il8 ont des diamètres considérables. Sa formation est plus difBcile quand le fil est fortement tendu ; il est alors souvent remplacé par une simple légère entaille ou par un déchirement du fil lui-même qui a lieu là où l'inflexion se serait formée si le fil avait pu céder. L'apparence onduleuse que présentent les fils, quand ils ont été mis plusieurs fois de suite en incandescence par des décharges répétées, tient à la formation de plusieurs de ces angles qui se modifient ainsi les uns les autres.

C'est évidemment à ces inflexions qu'est dû le raccourcissement des fils qui ont subi un grand nombre de décharges , et que Naime et Yan Marum avaient déjà signalé, le premier ayant réussi, au moyen de 15 fortes décharges successives, à raccourcir de 2 centimètres un fil de fer long de 27 centimètres et épais de 0"",3 ; le second ayant, par une seule décharge, raccourci de 8 millimètres un fil de fer long de 65 centimètres. Riess a montré, en effet, qu'un fil de platine de 174 millimètres de longueur qui avait subi un raccourcissement de 12 millimètres environ, par l'effet des décharges, revient, à 2 millimètres près, à sa longueur primitive, en étant simplement étiré entre les doigts ; il s'est assuré que oe raccourcissement apparent est tou-^ jours dû à des inflexions qui, dans certains cas, échappent à une observation superficielle.

M. E. Becquerel avait également observé que, soit dans l'air, soit dans le vide, des fils de platine et d'argent, d'un très-petit diamètre, se raccourcissent et deviennent ondulés sous l'action

196 TRAIfSMlSSIOIf DE L*ÉLEGTIUCITÉ.

(l'une ou de plusieurs décharges, et que cet effet s'accrott avec le nombre des décharges.

L'incandescence des fils est soumise aux mêmes lois que le simple réchauffement ; c'est ce que Riess a démontré en plaçant dans l'arc de clôture un thermomètre électrique muni d'un fil assez fort pour ne pas subir d*altération mécanique, mais éprouver un simple réchauffement par l'effet de la décharge dont il sert à mesurer l'intensité. Ainsi, en cherchant à déterminer la quantité d'électricité et le nombre de bouteilles nécessaires pour amener un fil de platine d'une dimension donnée, à un état d'incandescence visible de jour, on trouve que, pour que le réchauffement indiqué par le thermomètre électrique et rincandescence demeurent les mêmes, il faut que le produit de la quantité d'électricité par sa densité soit constant. Dans les

expériences faites par Riess, ce produit — était en moyenne 31 ,

q étant la quantité d'électricité et ^ sa densité ; il en résulte

que, connaissant ce produit 31, on peut déterminer pour un nonobre quelconque s de bouteilles la quantité d'électricité q nécessaire pour rendre incandescent le même fil de platine. Il

faut, en effet, avoir i-= 31 ou y= ^31 *.

Voici un tableau des résultats comparatifs du calcul et de l'observation tels que Riess les a obtenus :

Nombre de bouteilles.

Valeur calculée de q

Valeur observée de q

iO

Il est remarquable que les valeurs observées s'accordent aussi bien avec les valeurs calculées dans l'appréciation d'un phénomène où la sensibilité de l'œil joue un rôle aussi important.

La force de la décharge nécessaire pour produire l'incandescence est, conune pour le simple réchauffement, indépendante de la longueur du fil et proportionnelle à la quatrième puissance de son rayon. Pour démontrer l'exactitude de la première loi.

ch.vlei;r et lumière électriques. 197

00 prend d^abord un fil de platine de 35 millimètres de longueur, et on trouve que pour le rendre incandescent, il faut une décharge déterminant dans le thermomètre électrique un réchauffement égal à 8, produite elle-même par quatre bouteilles, avec une quantité d'électricité 5'= 12, ou par sept 'bouteilles avec y=15, ce qui revient au même, d'après la loi précédente. Avec un fil cinq fois plus long, c'est-à-dire de 75 millimètres, il faut, il est vrai, avec quatre bouteilles, une quantité d'électricité î=22, mais produisant sur le thermomètre le même réchauffement 8, ce qui prouve que la force de la décharge est restée la même.

La seconde loi résulte d'expériences faites avec cinq fils de diamètres différents placés successivement avec le thermomètre électrique dans le même arc de clôture. En calculant d'après la loi quelle doit être la force de la décharge, ou, ce qui revient au même, la température indiquée par le thermomètre électrique pour produire l'incandescence de chacun des cinq fils, et en comparant le résultat du calcul à celui de l'observation, on trouve le tableau suivant :

RAYON DU riL.