X : 26,70 — a: = 12 :15 D'où l'on tire

X ou p fer = 12 El par conséquent p argent = 14,20, p cuivre = 14,70, p élain = 22,24^ i> platine =24.

486 souBCig pje t'iLACiEiciTâ.

Ainsi que nous venoQs de Texposer, M. Becquerel» en liant la production des courants thermo-électriques à li propagation de la chaleur» considère la thermo-électricité comme uii effet direct de la chaleur, modifié seulement par les conditions spé^ ciales du corps qui transmet le flux calorifique. Les expé* riences, dans les limites où elles ont été foites, semblent favorables, à cette opinion, et e|i tout cas elles démontrent, du moins pour les métaux qui en ont été Vobjet et pour les températures auxquelles elles ont eu lieu, que le pouvoir thermo-électrique

Fig. 275.

Fig. 274.

# d*uB couple est bien la difé-^ renée des pouvoirs thermo^lectriques .des deux métaux dool il est formé ou leur somme, si ces pouvoirs therjno-éleetriques sont inversés Tun de Tautre, comme e*est le cas avee le eou^ pie bismuth et antimoine par exemple. Cette loi, simple et importante, n*est pas nécessaire ment liée à Thypothèse qui attribue le développement du pouvoir thermo-électrique à la propagation de la chaleur; elle peut subsister, quelle que soit la cause de ee dévdoppement.

Cherchons donc, par de nouveaux foits , à nous faire une idée exacte de cette cause.

Nous ne terminerons pas cependant ce paragraphe sans dé-

crire encore deux appareils élégants de M. Cumming, fondés sur le développement des courants thermo-électriques. Le pre-

ÉLICTaiCiTi PBODtMIl fÂE hà£T«a M LÀ CHALEUR. 487

oiier est lui sûûplè reeiaogle (fig« 274) dôol les trois c&téSy a&, 6c 0t c^y swt fonnés de fite d'argtnt, ei la quÉtrième^ AB, d'un fil de platine. Ce rectangle 6âl suspendu en e, de manière que l» plftiinâ se trouve en bas. Si Ton ûhai^dfe l'un des points de joaotion^ tels que A, et qil*oti présente à Tun des c6tésy au côté ed par exemple, un aimant 9w, oa ?oit aussitôt le rectangle çM^ à ractioo attraetite ou répulsive de Vaimant sur le cou** mut qui circule eacd^à^c^ad.Oa peut suspendre le cireuh métallique sur Vaimant lui-même (fif . 275)^ de manière à lui permettre « en contournant le fil (k platine ABC» de toumen autour du pôle magnétique, ce qui a lieu en effist dès qu'on cliauffis au moyen d*une lampe le point C^ qui dans chaque réyolution du circuit vient passer au*déSsiM de \h flamme.

S 9. Bapport eatre 1» tlienMo-éleetrletté et |» •ir«et«re B&olécvlalre des eorps«

L'ioflueaee qu'exerce la structure moi^ulMre des corpai sur les phénomènes thermo*éleetriques, résulte d^à du £ait qqe l'une des conditions néoessaireis pour que la thermo-électricité se développe, c'est que le corps chauffé soit solide. Ainsi M. Matteuoci est parvenu à démoutrer que le contact du mercure chaud et du mercure froid ne produit point de courant thermo-^ctriqué , que par copséqueut, contrairement à Topinion de plusieurs physiciens, le mercure ne peut devenir thermo-électrique. Il avait d'abord obtenu ce résultat négatif çn ayant trois capsules consécutives pleines de mercure réunies par deux syphons remplis également de ce même liquide. On fait communiquer les deux extrêmes avec les bouts du fil du galvanomètre; puis, après avoir enlevé l'un des syphons | on chauffe seulement le mercure de la capsule intermédiaire ; on remet aussitôt le syj^on rempli de mercure, et on établit ainsi un contact entre une grosse masse de mercure chauffé et le mercure froid du syphon, sans que le galvanomètre accuse aucun courant, sauf quelques légers mouvements de l'aiguille très-irréguUers qui proviennent du réchauffement de l'un ou

488 SOURCES DE l'ÉIiBGTRIGITÉ.

Tautre des deux fils du galvanomètre , par VeÊei du passage qui a toujours plus ou moins lieu du mercure chaud à l'une ou l-autre des deux capsules extrêmes.

Quelques objections contre ce procédé ayant été faites par M. Yorsselmann de Heer et par M. Peltier, M. Matteucei en a employé un autre qui Ta conduit au même résultat. Il consiste à prendre un creuset en terre au fond duquel sont mastiqués deux tubes de verre recourbés; le creuset est séparé en deux compartiments par un diaphragme formé d'une lame de bois qui glisse dans une coulisse , et qui peut par conséquent s'en^ lever à volonté. On commence par remplir les deux tubes de mercure et on y fait plonger les deux bouts du galvanomètre. On verse ensuite dans Tun des compartiments du mercure refroidi à — 10**, et dans l'autre du mercure à + 180*. Puis on enlève le diaphragme en le faisant glisser dans la coulisse. On produit ainsi un contact immédiat entre le mercure chaud et le mercure froid, exactement comme Nobili et Becquerel opèrent pour montrer la production des courants thermo-électriques avec des fils métalliques; et cependant on n'obtient aucune déviation de l'aiguille^ quoique le galvanomètre soit construit de façon à être aussi sensible que possible pour les courants thermo-électriques.

Ce qui fait que plusieurs physiciens ont cru que le mercure pouvait donner des courants thermo-électriques, c'est qu'il est très-diffîcile d'éviter le contact du mercure chaud avec les fils du galvanomètre. Or, il sufBt, comme M. Matteucei l'a démontré, de plonger deux fils métalliques homogènes aussi bien qu'hétérogènes, dans deux masses de mercure qui communiquent entre elles au moyen d'un syphon rempli de mercure, et dont l'une est chaude et l'autre froide, pour obtenir un courant thermo-électrique qui va du métal chaud au froid dans le fil du galvanomètre, chez la plupart des métaux, tels que l'antimoine, le platine, le cuivre, le zinc, le fer, et même avec le charbon : le bismuth seul fait exception. Si les surfaces du métal sont bien polies , on a un courant qui va du bismuth froid au chaud, au lieu d'aller, comme pour les autres, du chaud au froid, quelle que soit la différence de la température

des deux masses de mercure. Le bismuth donne un courant qui ya au contraire du métal chaud au froid si, au lieu d'établir le circuit à travers le mercure ^ on pose le métal chauffé à la lampe à alcool sur le m^al resté froid ; Tantimoine et le pla* tine donnent de leur côté , dans ce cas , un courant qui va du froid au chaud, au lieu de cheminer du chaud au froid , comme lorsqu'ils étaient immergés dans ]e mercure. Le cuivre, le zinc, le fer et le charbon ne changent pas, du moins quand ils n'éprouvent aucune altération par Taclion de l'air, car si le cuivre est oxydé , la direction du courant est renversée même quand on établit le circuit à travers le mercure. Le fer, quoi* que oxydé, ne varie pas dans la direction du courant qu'il produit.

M. Gaugain, dans des expériences récentes, a confirmé en partie, et modifié sur quelques points, les résultats obtenus par M. Matteucci. 11 opère tout simplement en mettant eu rapport avec un galvanomètre les deux fils soumis à l'expérience; il réunit leurs extrémités libres en les posant l'une sur l'autre; puis il chauffe tour à tour chacun des deux fils au moyen d'une lampe à alcool placée près du point de jonction, et il observe le sens de la déviation correspondante à chacune des deux positions de la source de chaleur. Les fils avaient tous dans ses expériences 1 millimètre de diamètre environ , et étaient recuits. Avec des fils de cuivre et de fer, le courant marche du fil froid au fil chaud, si les surfaces de contact sont bien métalliques. Si ces surfaces sont oxydées ou carbonées, le courant marche du fil chaud au fil froid. Avec des fils d'argent et de idnc, les résultats sont inverses.

En opérant sur des circuits formés de deux fils de nature différente, M. Gaugain a trouvé un bien plus grand nombre encore d'irrégularités. Le sens du courant dépend non-seulement du fait que les deux fils aient entre eux un contact métallique, ou qu'ils soient séparés par une couche d'oxyde ou de carbure, mais aussi de la température absolue à laquelle ils sont exposés. Ce courant varie même suivant que, dans le cas du contact métallique, les fils sont fortement pressés l'un contre l'autre, ou ne font que se toucher légèrement ; il est clair que

490 SOURCES MS L'ÉLCCniGlTi.

le changemeaty lorsqu'il a lieu dans ce dernier cas» tieat à ce quil se forme par. Teffet de la ohaleur une légère eouehe d'o&yde sur la surface de contact de Tun des métaux* Ainsi tous les phénomènes rentrent dans les deux catégories» ou contact rné* iallique immédiat, ou couche soit d'oxyde^ sOit de oari>urey in-^ terposée entre les deux métaux^ Alors, au lieud'un seul couple on en a deux formés, le premier de Tun des métaux et de la couche d*oxyde^ le second de la même couche d'oxyde et de Vautre métal, et Teffet observé n*est que la différenoe des effets dus à chaque couple s^arément. A Tappui de cette explication, M* Gaugain cite le fait d'uoe lame mince de platine qui, inter^ posée entre deux fils d*argent, change le sens du courant, lequel marche du froid au chaud au lieu de marcher du chaud au Wd, comme cela avait lieu quand les deux ^ d'argent étaient en contact immédiat»

Les expériences de M. Gaugain, comme celles de M* Mat* teucci^ nous montrent que les phénomènes thermo-électriques sont moins simples que ne l'avaient cru MM. Becquerel et Nohili. Déjà les recherches de Yelin et de Sturgeon avaient prouvé l'influence considérable qu'exerce sur le résultat la structure moléculaire du corps où se propage la chaleur. Ainsi Sturgeon avait trouvé, en faisant des cadres ou des anneaux de bismuth ou d'antimoine, qu'il y a dans ces cadres des points; qui, lorsqu'on les chauffe^ produisent des courants et d'autres qui A'e^ développcQt point; il avait nommé ceux-ci pointé neiUres; ces points ont ceci de caractéristique que, si on chauffe le métal à leur droite, on a un courant d'un sens opposé à celui qu'on obtient quand on chauffe à leur gauche* M. Matteucci s'est assuré que le point neutre se trouve aussi bien pour l'antimoine que pour le bismuth dans la portion de l'un des côtés du cadre qui correspond au point par lequel on a coulé le métal dans le moule qui lui a donné sa forme, ce qui semble indiquer que la tranche correspondante est cpmme la surface de contact des deux portions du cadre qu'elle sépare. Quant au sens absolu du courant, il va dans le bismuth de la partie froide à la partie chaude à travers la tranche de contact, et il suit une direction inverse dans l'antimoine. Quand on laisse refroidir

ÉLSGTRIGITÉ PaODUiTl PàB, hkCTVM DR LA CHALEVB. 49 i

lenteaieat dans le moule le cadre de bismudi ou d*aiitiiiioiDey on obtiaot des peinte neutres partout où 8*est fait un cbampi^ gnon t c'est-^à-dire partout où la matière liquide infàrieure a soulevé la eroûte. M. Matteueoi, qui a fait Un grand nombre de reoherebes sur ce sujet, ajoute la remarque itnportante que la matière présente dans tous les points Neutres une cristalli* sation di£Eérente de eelle du reste du métal.

Nous ne nous arrêtons pas aux expériences de M. Vorsselmann de Heer qui, en opérant avec le bismuth et Tantimoine, a vu le courant aller dans le même métal, tantôt du métal chaud au froid, tantôt du froid au chaud, variations qu*il croyait pouvdir attribuer à la différence de température plus ou moins grande entre les deux barreaux mis en contact» Toutes ces irrégularités tiennent à l'état cristallin des substances, ainsi gue Font démontré successivement M. Svanberg, M. Frant2 et M. Matteuoci luinméme*

M* Svanberg, à la suite des recherches de M. Faraday sur le pouvoir magnéto-cristalUn du bismuth et de l'antimoine, et de l'observation de ce savant sur l'existence dans ces cristaux d*un plan de clivage doué d'un plus grand éclat que les autres, s'est procuré des barres de bismuth et d'antimoine dont les unes avaient leur longueur perpendiculaire à ce plan de clivage comme l'axe magne-cristallique de Faraday ^ , tandis que la longueur des.autres coïncidait avec l'intersectioti de ce plan de clivage, doué àif, plus grand éclat, et d'un autre dont l'éclat ne le cède pas beaucoup à celui du premier. Les premières barres sont plus négatives, et les secondes plus positives dans la séri^ thermo-électrique, que toute autre barre qu'on formerait du même métal. M. Svanberg a fait la remarque importante que» pour l'antimoine aussi bien que pour le bismuth, si les deux barres mises en contact sont celles dont la longueur est perpendiculaire au plan de clivage principal, le courant va du métal chaud au froid, tandis que si ce sont celles dont la longueur est parallèle à l'intersection des deux plans de clivage, le courant va du métal froid au chaud. On n'(^tient aucun

^ Tome 1, page 507.

492 S0UBGE8 DE L*iL£CTRIClTi.

renversemeot du courant en faisant porter la différence de température entre les deux extrémités mises en contact. Il résulte donc de là que les différences observées quant au sras du courant, et les changements que ce sens Croûte souvent, tiennent dans le bismuth et Vantimoine à leur état cristallin et à la position des plans de clivage de Téchantillon soumis à Texpérience par rapport au point de contact du métal chaud et du métal froid.

M. Frantz a étudié Tinfluence de la position du plan de clivage principal sur le pouvoir thermo-électrique, d'échantillons cubiques de bismuth et d*antimoine. Ces échantillons, du volume d*un centimètre cube environ, ont été taillés de façon que, dans chacun, la direction du plan principal de clivage, ou fût parallèle à deux des faces , ou formât un angle de 30" avec Tune des faces, et par conséquent de 60^ avec Taulre. Par ce moyen, on peut placer deux cubes Tun contre Tautre, de manière que leurs plans de clivage soient parallèles, ou inclinés l'un à l'égard de l'autre, de 30* ou de 60*. Pour opérer, M. Frantz place les cubes entre des lames de veripe poli fixées solidement, et il les fait communiquer avec les fils du multiplicateur au moyen de petites colonnes en cuivre en forme de prisme carré. Un cylindre de verre qu'on a chauffé dans un bain de sable est placé exactement sur la ligne de contact des cubes soumis à l'expérience, ce qui permet de chauffer cette ligne d'une température constante et facile à mesurer. Au moyen d'un levier disposé convenablement, qu'on charge de poids plus ou moins considérables, on presse les cubes l'un contre l'autre pour rendre leur contact plus intime; la pression était en général dans les expériences de M. Frantz de 7 l kilogrammes.

Les deux cubes placés entre les colonnes de cuivre furent d'abord deux cubes de bismuth ; on les disposa de façon que leurs plans de clivage eussent une direction uniforme et verticale, perpendiculaire à la ligne qui joignait les deux colonnes de cuivre entre lesquelles ils étaient placés ; en chauffant leur ligne de contact, on ne développe aucun courant, sauf quelques légers courants irréguliers tenant à la non homogénéité

ÉLBCTRIGITÉ PBODUiTE PAB L ACTION DE LA CHALEUR. 493

parfaite de la structure intérieure du métal. Si Ton place des cubes taillés de façon que le plan de clivage soit incliné de 30^ à rhorizouy on a un courant de 34%5' en chauffant leur ligne de eontact ; si le plan de clivage est indiné de 60*, la dé* viation n'est plus que de 19^,7' ; les déviations sont exactement de même valeur» mais en sens contraire, quand le plan de clivage est abaissé de la même manière vers la seconde colonne de c^ivre au lieu de Têtre vers la première. Enfin si les cubes sont placés de manière que dans tous les deux le plan principal de clivage forme le même angle avec le plan vertical, il n'y a aucun courant. Il n'y en a point non plus quand les plans principaux de clivage placés dans une direction axiale forment entre eux up angle de 90*; mais on obtient une déviation moyenne de 45^ quand les cubes sont placés l'un contre l'autre de façon que le plan principal de clivage de l'un soit dans une position axiale, et celui de l'autre dans une position équatoriale.

11 résulte des expériences de M. Frantz que dans tout morceau de bismuth taillé de la même manière» Tinclinaison du plan de clivage indique la direction du courant positif développé par réchauffement du métal, et que lorsqu'on chauffe la place de contact de deux morceaux différents dont ]es plans principaux de clivage sont inclinés l'un à l'égard de l'autre, il se développe un courant qui part toujours de la direction qui est équatoriale pour ce courant , et avec d'autant plus de facilité que l'angle formé par les plans principaux de clivage est plus grand.

L'antimoine, qui possède aussi un plan principal de clivage tout à &it prédominant, présente les mêmes phénomènes que le bismuth. En pressant l'un contre l'autre deux cubes d'antimoine de manière que leurs plans principaux de clivage soient dans la même position, on n'obtient point de courant lorsqu'on chauffe leur surface de contact jusqu'à 100* ; mais on détermine une déviation de 12^,4 en disposant les cubes de façon que le plan de clivage de l'un soit dans une position axiale, et celui de l'autre dans une position équatoriale. Le courant marche aussi, dans ce cas, du cube dont le plan de clivage occupe la position équatoriale par rapport à la surface de con-

494 smiRCKS de L^ÉLECTRierrÉ.

taet, à celui doût le plan de clivage occupe la positioo axiale.

Si Von met successiTement en contact , soit ayee le cube de bismuth, soit avec celui d*antimoine, des eubes faits de divers autres métaux^ on obtient des courants thermo-âedriques dont rintensité piésente des différences considérables, suivant que le plan de clivage du bismuth et de Vantimoine est placé aadalement ou équatorialement par rapport à la surfiice de contact qui «t toujours la partie diâufféé. Le courant est deux fais plus fqrt avec le Ûsmuth équatorial qu'avec le bismuth axial quand on le combkie avec le fer, le plomb, le xînc, Targentime, le laiton, l'argent, le cuivre et Tétain ; c'est l'inverse quand on substitue rantimoine au bismuth. La seule exception est celle que présente Tacier ; avec eé métal le courant est plus fort quand le bismuth est axial que lorsqu'il est équatorial; avec rantimoine Taeier se conduit oemine le^ autres métaux. Il ne faut pas oublier que le courant va, dans les combinaisons du bismuth avec les autres métaux, du bînnuth au métal à travers la surface de oentaet chauffée, tandis qu'il va du métal à l'antimoine quand on substitue ce dernier au bismuth.

Voici du reste Tordre dans lequel on peut ranger les cubes mé^ talliques soumis à rexpérience, en les disposant de mani^ que chficun donne, pour une température de 1 00*, un courant positif avec le suivant : bismuth (plan de clivage équatorial), myentant^ laiton^ éiain^ euwrsy argent ^ zinc^ planiibj acier, fgr, aniimeine (plan de clivage équalerial), aniimwine (plan de clivage axial).

M. Matteucci a dernièrement vérifié les expériences de MM. Svanberg et Frants d'une manière complète. Il s'est procuré des tiges passablement longues de bismuth, ayant dans toute leur longueur le clivage parallèle ou perp^tuliculaire à la longueur, en faisant refroidir très-lentement une coudie de bismuth pur, haute de 80 à 25 millimètres, daw luie large assiette de terre; U nomme èquatariake les premières et axiake les secondes, en se fondant sur la position d'équilibre que eee tiges prennent entre les pôles d'un électro-aimant, et qui manifeste très-bien leur structure uniforme. Il a trouvé qu'avec deux tiges axiales le courant thermo-électrique est dirigé de la tige chauffée à Tautre dans la face de contact, et qu'avec les

ÉLECTRICITÉ PROBIHlIH PAR L* ACTION BE LA CHAI.EIR. 49S

tiges équatorialet le courant a une direotion opposée. Bn chauffant la ligne de contact d*une tige axiale et d'une tige équatoriale, oa a un courant thermo-électrique qui va de la premiers i la eeçonde à la fao^ de contact. Pour faciliter lee expériences» il faut prendre deux cubes de bismuth cristallisé dont deux fseas sont parallèles au plan principal de olirage. Ces deux oubea qont tenus en contact en étant serrés entre deux tiges de euirra qui marebttit horixontaleoient à yis et ùom* muniquentaugalitanomètre; il faut avoir soin de maintenir les contaets eqtre les tiges et les cubes à une température contante, et d'élever la température à^ la ligne de contact des deux cubes en la touchant avec une tige de verre ehauiiée. On n*a plus qu'il faire faine à ebaque eube des qvarts de révolutieq paur obtenir les résultats décrits.

Il est évident que Tin&ieiiee dm pluûs de clivage tient dans ces fibénomènesi comme dans ceux du di^tnâgnétisme et dans bien d'autres, à ce que les molécules sont plus rapprochées dans la direction de ces plans que dans une direction perpendiciilaire; et la preuve» c'est que M. Matteuoei a réussi à développer par la compresaion dans le bismuth des propriétés thermo-éleetriques semblables à celles que la cristallisation imprime à ce métal. Le même physicien a observé que la ciom-^ pression peut également détermiper dans le bismuth des différenées de efwductibilitéî soit pour Vélectricité^ soit pour la chaleur, analogues ^ celles qui résultent de la disposition nar* turelle des plans de clivage. Ainsi les tiges de bismuth équa* toriales conduisent mieux l'électricité et la chaleMr que les tig^s api^les; de tpéme la conductibilité pour l'électricité et pour la chaleur est plus grande parallèlemsnt à la direction suivimt laquelle le bismuth ^ ét^. comprimé^ que perpendicu^ lairepiaat ^ cette direction. ,

M. Matteucci, pom déipoptrer l'influence ^^ la structure moléculaire sur les phénomènes thermo-électriques, s'est assuré, comme il l'avait fait pour le mercure, qu'il n'y a pas de courant thermo-électrique A^veloppé dans le contact du bismuth fondu &vec une couche de bismuth également fondu, m^is.plus cliauffé que le premier. Cependant, de deux colonnes

496 S0UBCK8 DB L'ÉiSGTRlClTÉ.

de même longueur et de même diamètre. Tune de bismuth fondu et Vautre de bismuth solide, la première conduit mieux rélectricité que la seconde; ce n'est donc pas aux différences de conductibilité électrique qu^est due la production de la thermo-électricité.

U résulte donc de tous les feits que nous Tenons d'énnmérer, la démonstration de Tinfluence considérable qu'exerce sur les phénomènes thermo-électriques la constitution moléculaire des corps. Cette influence avait été déjà constatée en 1844 par M. Mousson, dans une série d'expériences par lesquelles il avait démontré qu'il suffit , dans un fil homog^e , de la plus légère différence dans Tétat d'équilibre moléculaire de ses différentes parties, pour déterminer un courant par l'application de la chaleur à l'un de ses points, tandis que lorsque le fil est dans un état parfait d'homogénéité moléculaire, il ne se développe pas de courant par réchauffement d'un point unique quelconque, à moins que cet état d'homogénéité ne soit détruit par l'application même de la chaleur, comme cela a lieu avec un fil écroui et non avec un fil déjà recuit. Le courant qui résulte des différences dans l'état moléculaire varie en direction et en intensité avec les différents métaux. Dans le cuivre et le fer, il va des parties qui sont les plus élastiques à celles qui sont les plus ductiles; dans le laiton , c'est le contraire. M. Mousson avait, indépendamment de ces résultats généraux, reconnu que d'autres circonstances, difficiles à déterminer, influent sur le sens et la force du courant.

M. Magnus a repris dernièrement cette même question, et il est parvenu à des résultats qui nous paraissent déterminer d*une manière très-précise la nature des phénomènes thenno-électriques, et leur liaison intime avec les changements moléculaires. Seulement, pour ne pas altérer l'état moléculaire du fil, il ne fout se servir que de la température de 100* pour le chauffer, et avoir soin que les deux portions où il est en communication avec le galvanomètre aient exactement la même température.

Le premier point à établir, c'est de savoir si le développement du courant qui résulte, dans un fil homogène, d'un accroissement de volume provenant d'un nœud, comme M. Becquerel Va

ÉLECTRICITÉ PRODUITE PAR l'aCTION DE LA CHALEUR. 497

obtenu le premier, ou d'une augmentation de diamètre dans une portion de la longueur du fil, est dû à la différence de propagation de la chaleur qui a lieu quand on chauffe le fil près du point, soit au point même où son Tolume change, ou à une altération dans son état moléculaire, produite par le fait qui a opéré ce changement de volume. Plusieurs expériences ont démontré que c*étâit à cette dernière cause, et non à la première, q^e la production du courant devait être attribuée; nous citerons la suivante, qui nous parait la plus directe et la plus démonstrative. Un gros fil de laiton de i mètre de longueur et de près de 7 millimètres de diamètre ( fig. 276) fut aminci vers son milieu , de manière à ne conserver, sur une longueur de 16 centimètres, qu*un diamètre de 1 millimètre. En chauffant Tun des points

Fîg. 276.

où le diamètre variait brusquement, il n'y eut pas de courant ; cette expérience importante , variée de plusieurs manières , donna toujours le même résultat négatif. D'un autre côté , si Ton fait déposer par voie voltalque une couche très - mince de cuivre sur un fil d'argentane, ce fil , chauffé au point où se termine la couche de cuivre , développe un courant assez fort. C'est un effet analogue que produit une couche mince d'oxyde, quand elle recouvre la surface d'un métal. Ce n'est point à une modification dans le pouvoir rayonnant du métal qu'on peut attribuer l'effet de ces couches, car en modifiant ce pouvoir directement par la superposition de couches non conductrices, on n'obtient point le même résultat.

Ainsi, il parait bien prouvé que, dans un métal homogène, ce n'est pas d'une inégalité des quantités de chaleur propagées dans les deux directions contraires à partir de la partie chauffée, que dépend la production des courants thermo-électriques, puisque la différence des volumes ne sufBt pas à elle seule pour engendrer ces courants, mais qu'il faut nécessairement, aussi bien quand les volumes sont différents que lorsqu'ils sont égaux, une différence dans l'état moléculaire. M. Magnus s'est II. 32

498 SÛURCIS DE L'ÉLECimiCITÉ.

de plus assuré que récrouissemeni ou le recuit ne modifient pa& sensiblement la conductibilité intérieure d*un gros fl de laiton ou d'argentane, et que, par conséquent , on ne peut pa^ non plus attribuer les courants thermo^électriques qui se dévsr loppent dans un fil dont une partie est écrouie et Vautre recuite, à une inégalité dans la quantité de chaleur propagée dans Tune de ces parties et dans Tautre.

Maintenant Toici les résultats obtenus par M. Magnus sur des fils amenés à 1 millimètpe de diamètre e^ de 2 urètres de longueur^ et recuits seulement sur une longueur de 65 oentimètres, en portant chacun d'eux à la température de 1000^ au point de séparation de la portion recuite et de la portion écrouie. Dana le tableau suivant, la direction du courant est indiquée comme allant d'une partie du fil à Tautre, à travers le point chauffé.

DIHBCTION

MftTAL.

<:09AA«f.

»tTUIIQif.

Laiton.

De la partie recuite à la partie

écrouie.

Argent ^

Id.

Acier.

të

Araeqli780de(ta, Caamium.

Id.

Cuivre.

Id.

Orn*»!».

Id.

Platine.

Id.

Orn-2».

fd.

Argentane.

De la partie éQ^^^i^ à h par-

tie recuite.

Zinc.

Id.

Ëtaio.

Fer.

Id.

Plomb.

Douteast.

* CoqwnEDt 0,0017 d« caWre-

:• d'or pmssieot.

f CvoMoant O^OOH d'wfppf, 0^ pNpw^ »voç des ducau I

ioUmmUîs.

On peut accroître les effets de la manière suivante ; on prend un fil écroui et Ton en fait recuire diverses portions égales

ÉLECTRICITÉ PBODIinn BAR L*âCTIOM M LA CHALEUR. 489

entre elles^ séparées par des iiitenralles égaux; cmrnroulesur UB châssis dûnt la eiroMférenoê esl ^gale ^u double de la len** gueor d^uae partie recuite , de telle aorte que les points de séparatioa d^ parties recuites et des parties éorouies se trouvent altema^moient des deux eôtés Fig. 277.

opposés du diAsBÎs. En c^aufl^ant tous }es points situés d'un wBÊme o6té) on détermine des courants de même sens, qui s'ajoutent tous entre eux. Inexpérience peut ^tre disposée , par exemple, comme dans la figure 377.

Bnfin M. Magnus a encore cherché à déterminer le sens et rintenaîté du eeurapt produit par le contact de deui^ fils de même nature , pav&dtemant homogènes, mais portés à des températurer inégalep, 8* et lOO*", puis S"" et 250*", pour quelques fils seulement. Dans les expériences^ les fils étaient ou tous deux éqfouis, ou tous deux recuits, ou l'un recuit et l'autre écreui. AToe des fils d^ai^entane , d'argent fin , da cuiTse et d'étain, le courant va du métal fimd au métal diaud par la supfiaoe de contact, q^'ils soient tonij les deux écrouis ou recuits ; il vsl du chaud au froid a¥ec des fils de ikie, àt platine, d'or, de cadmium, de laiton et d'argent au titre de 0,750. Quand Vun des fils est écroui et l'autre recuit, le sens du courant est très-yariable avec la nature des métaux. Le fer et l'acier ne donnent pas des résultats constants dans ce mode d'expérimentation.

L'appareil au moyen duquel on l'opère est un yase cylindrique en fer-blanc de 10 centimètres de hauteur sur 6 de diamètre (fig. 278). A 2 centimètres et demi au-dessus du fond, se trouvent quatre ouvertures a, i, c et dy par où passent quatre ty];>es horiafoniaux piétinant dans l'intààeur jusqu'à un tube vertical f* (^'un dos fils ii^iuaais h retpériense est tendu suivant l'axe des tubes a et £; dè^ que ce fil est réchauflé à 160" au moyen d'une lampe qui amène k cette température Vmu dont le vfkse ^ rempli» on tend le deuxième fil dans l'axe des tubes c^d'y puis, à Vaido d'un cylindre de bois mobile à frotte^

500 souEGEs OË l'électricité.

ment doux dans le tube vertical g^ on presse les deux fils contre une pièce de bois/ fixée au-dessous de leur point de croisement

dans le tube g. Afin que la pression soit la même dans toutes les expériences, on la produit à Taidc d'un poids en plomb py placé audessus du cylindre de bois.

Pour opérer à la température de 250^ on se servait d*un appareil un peu différent. Ajoutons encore que M. Magnus a confirmé complètement le résultat déjà ob*tenuparM.Matteucd, savoir qu'il ne se développe pas de courant au contact du mercure chaud et du mercure froid. Yoiôi comme il a opéré : Deux tubes de verre, AC et BD, de la forme représentée figure 279, étaient remplis de mercure; les extrémités A et B des deux lïiasses de mercure étaient mises en communication avec le galvanomètre par des fils de platine qui traversaient des bouchons de liège enfoncés jusqu*à.la surface du mercure.

Fig. 279.

Le mercure du renflement C étant chauffé, on y plongea Vextrémité effilée D du tube BD, maintenue à la température ordinaire; dans une autre expérience, on chauffa Textrémité D, et on la plongea dans la masse C, restée froide; il n'y eut aucune trace de courant. Les colonnes de mercure étaient d'ailleurs restées parfaitement continues^ puisqu'elles laissaient

ÉLEGTBIGITÉ PRODUITE PÀE L*ÂGTION MB LA GHÀLEUB. 501

circuler les coarants thermo-électriques développés dans d'autres parties du circuit.

En résumé, il nous parait maintenant bien établi que, dans les phénomènes thermo-électriques, la cause des courants n'existe pas dans le fait même de la propagation de la chaleur, mais dans les effets moléculaires qui aecompagnent cette propagation. Aussi, lorsque les deux portions d'un corps sont parfaitement homogènes à gauche et à droile du point chauffé, les effets moléculaires produits par cette chaleur étant identiques, il en résulte deux courants qui, étant appelés à parcourir le même circuit, doivent être égaux en même temps qu'ils smi contraires ; mais la moindre différence dans la nature chimique ou dans la constitution moléculaire de ces deux portions détermine une intensité plus grande dans l'un des courants que dans l'autre, et par conséquent produit un effet qui est accusé par le galvanomètre. Quant au rapport que M. Becquerel croit avoir trouvé entre le pouvoir thermoélectrique des métaux et leur pouvoir rayonnant pour la cha* leur, il peut s'appliquer jusqu'à un certain point, en considérant que ces deux pouvoirs sont également liés avec l'état moléculaire des OHrps, ainsi que nous venons de le prouver pour le premier, et que M. Melloni l'a démontré pour le second.

Nous chercherons {dus tard, et quand nous serons plus avancés dans l'étude des sources de l'électricité, à voir comment on peut jse rendre compte de la liaison qui existe entre la production de l'électricité et les effete moléculaires qui accompagnent la propagation de la chaleur.

$ 4. Plies iliermo-éleetriqaes, et spplieaUon de 1» thenao' électiielié à 1» mesare de* iempératnres.

Peu de temps après la découverte de Seebeck, Fourrier et Oersted eurent l'idée de réunir plusieurs couples thermo-électriques en soudant alternativement ei^emble une série de barreaux de bismuth et d'antimoine, et en chauffant tes soudures alternatives de manière à en laisser toujours une froide entre

302 SOCROB» 1» l'électeigité.

deux chaudes. Uee aiguille aimantée, placée simpletneot sur un des barreaux de ce circuit auquel on avait donné une ferme polygonale^ épt*ouTait une déviation prononcée. On obtient le même résultat en maintenant à 0"*^ an moyeik de la glace fondante, les soudures alternatives, celles qui ne sont pas refroidies pouvant être c6nsidét*éës comme dhauflEées par rapport aux autres^ L'efiët stir Faiguille e^t très^;onsidà*abl6 quand on combine le refroidissement et le réchauffemetit, c*està^dire qu'on ^toure de glace fondante toute lês soudures paires, par exemple, et qu'en rédiauffé avec une lampe à alcool toutes les soudures impaires. Les deux savants physiciens augmentèrent le nombre de leurs barreaux alternatif de bismuth et d'antimoine jusqu'à en mettre Si de chaque esptoe. Ils re^ marquèrent que l'effet total exereé sur l'aigiiille par ce dircuii composé est bien inférieur à la somme des effets isolés qu'eiette chaeun des circuits simples dont il est formée mais si, tdhs ehaniftr la longueur du circuit composé^ on ne met eti activité qu'une portion des couples eti ne éhatiSànt ou ne re&oldiâsant pas toutes les soudures alternatives^ alors on obtient un ^fot moindre, et on arrive à reconnaître que l'intensité du ooui^ant est proportionnelle au nombre des éléments qui sont en aèti^ vite. D'un autre c6té, avec des couplés j^rfàitëmënt sëttiblâblëâ placés dans les mêmes conditiohs de tetnpérature, et combinés de manière à former des piles de 8^ de 16 et dé à2 éléments^ (Ml obtient des courants de même intensité, quel que sdt le nombre des couples de ]a pile. Un seul couplé produit également un courant de même intensité. Il en résulte que dans une pile de 16 couples le courant de chaque couple n'est que la seizième partie de celui que produirait chacun des couples pris séparément, et qiié si on ne tnét en activité dàiis cette pile qu'un seul couple, le courant de la pile n'est que le seizième de celui que développerait ce couple isolé quand il formerait un circuit à lui tout seul.

Ces résultats, déjà signalés par Fourrier et Oersted, ont été eoi^rôiés et parfaitement bien expliqués par M. Pouillet à là suite de recherches aussi précises que détaillées. Ils viennent à l'appui des lois que nous avons établies dans le chapitre pre-

ÉLECTRICITÉ PRODUITE PAR L*àCTIOII DB LÀ CHALEUR. 503

mier de la quatrième partie ^ sur Vlutenfité des courants dans lee circuits fermés , et en particulier de cette loi fendàînentalë que YirU9hsî(i d'un courant est en raimm' intersê de la longuevr du circuit qu'il paràûurt. Et en effet si d*une part« dans une pile tbérmeHélectrique l^ibtedsité du courant est proportionnelle au nombre des couples mis en activité^ et que d*autre part cette même intensité soit inversé de la longueur du circuit , et par eoûséquent de ce même nombre de couples, il doit en résulter que, quel que s(Ht ce nombre^ pounru que les couples soient parfaitement identiques et forment un circuit complètement fermé sans interrention d*aucun autre conducteur, la force du courant sera indépendante du nombre des couples.

C'est essentiellement en faisant usage des courwts tbermoélectriques que M. Pouillet était arrivé à établir les lois géné^ raleè qui régissent la propagation des courants électriques dans les buns conducteurs, lois qu*Obm et Fechner^ de leur c6té, avaient découvertes ea faisant usage des courants voltalques ordinaires, soit hfdro^eetriqueSi Les courants thermo-électriques ont l'avantage, pour ee genre de reohercfaes, d'être plus réguliers et plus constants, et de n'exiger pour leur développement qu'un circuit tout métallique et A l'abri^ par.conséquënt) des perturbations qu'entraîne l'alternative de conducteurs solides et liquides , mais ils présentent l'incoavéaienl é'avôir une intensité très-limitée.

Pour reoonnattre les lois relatives à l'influence qu'exerce

Fig. iSO.

sur l'intensité du courant la longueur et la section du èircuit, M. PbuiUet se' servait de deux couples parfaitement

^ Tome U> pâst ^6.

semblables, formés chacun par uli cylindre de bismuth (fig. 280 et 281) aux deux extrémités duquel est soudé un fil de cuivre d'un mètre de longueur; Tune des soudures de chaque couple était maintenue à 0% et l'autre à 100", puis leur circuit était fermé par des fils quelconques. On peut s'assurer ainsi, au moyen d'un gal^ vanomètre différentiel dont les deux fils sont traversés en sens contraires par les courants de ces deux couples, que ces courants sont parfaitement égaux. Puis, pour démontrer que leur intensité est en raison inverse de la longueur du circuit, Fig. 284. on prend deux fils semblables pour former

les circuits des deux couples; mais pour l'un des couples le fil n'a que 8^ mètres de longueur, tandis que pour Vautre il en a 98, ce qui fait pour le premier ime longueur totale de 10 mètres, et une de 100 mètres pour le second. Avec le circuit de 10 mètres, on fait deux tours sur un cadre de multiplicateur, et 20 avec celui de 100 mètres ; alors, en faisant passer les counmts en sens inverse, l'aiguille reste immobile. Donc le courant du circuit dix fois plus long est dix fois plus faible, puis*qu'il faut qu'il agisse par un nombre de tours dix fois plus grand pour compenser l'eSet du courant du circuit dix fois plus court. C'est par un procédé semblable que Pouillet a constaté que l'intensité est proportionnelle à la section, soit en fermant l'un des circuits avec trois ou quatre fils pareils, soit en prenant un fil plus gros dont une portion a été tirée en fil fin afin d'être bien sûr de l'homogénéité du métal, soit en laminant un fil pour montrer que l'étendue de la surface n'a aucune influence pourvu que le volume reste le même. Dans ces expériences, la résistance du barreau de bismuth peut être négligée, vu le grand diamètre et la très-petite longueur de ce barreau, comparés au diamètre et àla longueur du fil de cuivre. Les lois que nous venons de rappeler, jointes aux autres que nous avons établies dans le premier chapitre de la quatrième partie, permettent de déterminer la disposition qu'il convient le mieux de donner au multiplicateur pour qu'il ait la plus

ÉLICTBIGITÉ PRODUITE PAB l'AGTUW DE LA CHALEUR. 505

grande seosibilité dans la mesure des courants ibermo-élec- Iriques. Tout dépend de la longueur, et par conséquent de la rési3tance que possède le cii^uit thermo-électrique. Supposons qu*elle soit par exenq^le égale à celle d'un fil de cuivre de 100 mètres de longueur et de 7^ de millimètre de diamètre ; si Ton met dans le circuit un miûtiplicateur dont le fil ait cette longueur et ce diamètre, on réduit de moitié l'intensité du cou* rant, mais on a autour du cadrapdu multiplicateur un trèsgrand nombre de tours qui seront très-rapprochés et agiront fortement sur les aiguilles. Si on ne donne que 10 mètres de longueur au fil, rinteosité du courant ne sera réduite qu'au 7^ de son intensité primitive, au lieu de l'être à la moitié, mais aussi on fera avec les 10 mètres dii fois moins de tours qu'avec 10 ; et il est évident que cent tours, dont chacun agit avec une intensité |, produisit sur les aiguilles beaucoup plus d'effet que dii, dont chacom agit avec une intensité y[ ; dans le premier cas, l'intensité est 50, dans le second T?y soit à peu près 9. Si le fil du galvanomètre multiplicateur était plurgros, tout en restant de la même longueur, si par exemple il avait un millimètre de diamètre, son interposition dans le circuit ne changerait presque rien à Tintensité du courant, ainsi qu'il est facile de le voir ; aussi en résulterait-il un effet bien plus considérable sur les aiguilles; mais cependant il faut observa que, quoique le nombre des tours reste le même, la plus grande épaisseur du fil fait qu'ils sont plus distants des aiguilles et agissent par conséquent moins fortement sur elles. Il importe donc dans la construction du galvanomètre multiplicateur destiné à la mesure des courants thermo-électriques, d'apprécier avec soin ces divers éléments et de savoir en tenir compte. En général, les fils de ces galvanomètres doivent être gros et courts, surtout quand le circuit n'a lui-même que trè&-peu de longueur, et offre par conséquent très-peu de résistance au courant. Ajoutons que si l'on est mattre de réduire la longueur du circuit comme Ton veut, le multiplicateur ne multiplie plus, car en supposant que la résistance d'un couple thermo-électrique puisse être négligée, il est évident qu'avec un fil d'une nature et d'un diamètre déterminés pour avoir

506 SOtmCEB 0t L^iLtCTBIGlTÊ.

dix tours au multiplicateur, il faut donuér au fit une longueur décuple qui réduit riniensité à 6a ditième partie, de sorte qu'on perd autant qu'on gagne, puisqu'un seul tour attrait dix fois plus de pûis^uice que chacun des dix. Aussi obtient-on plus d'effet ayee le couple antimoine et bismuth de la fig; 268^ en le faisant agir directanent Sur une aiguille aimahtée qu'en interposant dans son eireuit un galtanôitaëtre multiplitateur.

On conçoit facilement, diaprés ce qui pt'éoëde, que l'interposition dans le oirouit thermo-électrique de conducteurs qui présentent ube assez grande résistance au oourant, tels que des fils très-fins de métal, des liquides ou lé (^rps humain, doivent singulièrement aff^aiblir ce courant. AusÀ pobf produire ayec une pile quelques-uns des efiels qui exigent une assez grande tension électrique, tels que les effets éhimiques par exemple, on est d)ligé d'augmehter la résistance de la pile elle-même en la composant d'un iràs-grahd nombre de couplés, et en employant pour former ees couples des métaux aussi peu conducteurs que possible. Bn augmentant lé nonlbre des couples, en n'augmente pas la forcé du courant^ ainsi que nous l'avons vu ^ mais on diminue beaucoup ràghibliSBément qUé ce courant éprouvera par l'interposition dans le eireuit d'un conducteur imparfait. C'est ainsi que Botte a réussi à décom<^ poser l'eau légèrement acidulée par le courant d'une pile thermo-électrique formée de cent vingt bouts de fil de platiné, chacun de 2 centimètres et deuii de longueur et de i de milli^ mèti^ de diamètre, alternant avec autant de bouts de fila de fer doux de même dimension* La chaîne formée par ceiib suc^ cession de ces deux cent quarante bouts de fils était enroulée autour d'une règle de bois de 50 ceùtimètres de longueur^ de manière que les points de contact impaiifi flissent d'un o6té de la règle, et les pairs de l'autre côté à 1 centknètre environ de distance des premiers qu'on chauffait avec une lampe à aleool aussi langue que la règle.

M. Poggendorff a aussi imaginé une combinaison therme^ électrique qui ne peut pas, il est vrai^ être soumise à une tem^ pérature aussi élevée que celle du fer et du platine^ mais qui est néanmoins presque aussi efficace, tout en étant birâ plus

ÉLECTRICITÉ PRODUITS PAR l'AGTICN^ DB LA CHALEUR. 507

économique; il Tobtietit on remplaçant le platine par Tatgentane, qui est un métal éminemment positif dans la sérié thérmoélectrique, eâr il suit immédiatement le bismuth et précède le platine. A température égale, et pour un même nombt*e de couples, la pile argentane et fer a une force éléëtro-mdtrice plus grande que la pile platine et fer, ainsi que Pbggendorff Ta constaté par une comparaison directe ftdte au moyen d'un galvanomètre différentiel. Dans eette pile, les fiis peuvent être

Ftg. f»t.

arrangés à là suite les uns des autres le long il'iine ligne droite (ôg. 282), ou disposés en zigzag (ôg. 283), où même en faisceau (284), afin qu'il soit plus facile d'opérer un changement de température entre les points dé contact pairs et les impairs.

Fig. 283i Pig. S84.

Dans toutes ces figures^ les traits foneés indiquent les fils d'argentane et les clairs les fils de fer; La tension de Tâectticilé, ans deux extrémités de cette pile, augmente avec le nombre des couples et avec la différence de température qu'on établit entre les soudures paires et impaires. Kohlrausch en a cons-^ truit une formée de 769 couples, et présentant par censée quent 760 points de contact impairs et autant de pairs; Chaque couple était formé d'un fil de fer long de 6 centimètres et de \ millimètre de diamètre, et d'une bande étroite d'argent tane ; les soudures étaient faites à l'étain ; les couples étaient fixés dans de là cire, et des petites bandes de bois servaient à les maintenir dans une position convenable. La pile se terminait à ses deux extrémités par les fils de fer situés dans la partie

508 SOURCES D£ l'électeigité.

supérieure du faisceau sur laquelle pouvait s'ajuster un plateau rempli de neige ou de glace fondante, tandis que la partie inférieure était étroitement enfermée dans une botte de tôle qu*on plongeait dans de Veau. Mise en communication avec le condensateur par Tune ou l'autre de ses extrémités, la pile ne parvint à le diarger que lorsque Veau eut été réchauffée par une lampe à alcool ; alors on obtint de Tâectricité positive à l'extrémité B, les points de soudure impairs étant ceux qu'on réchauffait, et de la négative à l'extrémité A. Des mesures précises prises au moyen de la balance électrique montrèrent que la tension électrique de chacun des pâles augmentant avec le nombre des couples, était de 0,79 avec 349, de 1,18 avec 420, et de 1,97 avec 769.

Avec une pile thermo-électrique de barreaux de bismuth et d'antimoine construite de la même manière, mais dans laquelle il n'y a que 20 couples, et dont les barreaux ont 10 à 4 2 centimètres de longueur sur 4 à 5 millimètres de diamètre, on obtient des courants qui sont très-propres à produire des effets' d'induction, et peuvent donner de fortes étincelles quand on les fait passer à travers un gros fil ou un ruban métallique roulé en spirale. Il faut seulement, pour avoir plus d'effet, remplacer l'eau chaude par une lame de tôle qu'on chauffe à la lampe.

La pile thermo-électrique, comme on peut le comprendre d'après la description que nous en avons donnée, n*est pas un instrument de nature à être très-utile pour la production des courants électriques, sauf dans quelques cas particuliers où il s'agit moins d'étudier les effets de l'électricité dynamique que de déterminer les lois de sa propagation. Mais eUe peut rendre à la science dtes services d'un autre genre, en lui fournissant un moyen plus seasible qu'aucun autre connu d'apprécier les différences de température. C'est à M. Nobili qu'on doit cette application importante de la thermo-électricité. Il construisit d'abord une pile thermo-électrique formée de six couples bismuth et antimoine disposés en couronnes, et placés dans Tinlérieur d'une boite cylindrique de façon que les points de contact impairs fussent dans^ la partie supérieure, et que les