II

7(H} flOtmClS M L'ÉLBGTllCltt.

piriquement, rexpéiience en ayant fkii reconnattre les ataiiugos; maintenant y il est facile d'en comprendre Tulilité, en remarquant que la présence de Tacide nitrique dans le liquide excitant, facilite la dissolution partielle du dép6t sur la plaque négative, et que l'étendue donnée à cette plaque diminue sur chaque partie de sa surface la quantité de ce dépôt.

A ces perfectionnements, Faraday en arait ajouté quelques autres; il avait, comme le docteur Hare l'avait indiqué le premier^ dans son calorimoteur , rapproché le zinc et le métal négatif (cuivre ou platine), autant que possible l'un de l'autre, en se contentant de séparer les deux métaux pour éviter tout contact entre eux par une feuille de papier. Du reste, comme dans la pile de WolIaston% le cuivre fait le tour du zinc, et un morceau de bois ou de liège empêche la partie inférieure du cuivre de toucher l'arête inférieure de la plaque de rinc. Non-seulement les zincs sont très-rapprochés des cuivres dans chaque couple, mais les couples eux-mêmes sont aussi trèsvoisins, et leurs cuivres sont également préservés du contact métallique par plusieurs feuilles de papier. Mais la plus grande modiâcation apportée par Faraday est de plonger toute la pile dans le même liquide, et non pas chaque couple dans une auge séparée. Sans doute l'effet est un peu affaibli parce qu'une partie des électricités se recompose à travers le liquide, qui baigne également tous les couples ; mais cette reoomposilîM est très-faible par rapport à celle qui se fait à travers le conducteur qui réunit les deux pôles de la pile, pourvu que le liquide excitant ne soit pas une dissolution trop acide et par conséquent trop conductrice. L'expérience a montré qu'il n'y avait pas une différence bien sensible, en ce qui concerne surtout Tiocandescence des fils métalliques, qui exige l'emploi de bons conducteurs, entre deux piles de 40 couples exactement semblables, sauf que dans l'une le liquide excitant, était dans des auges séparées pour chaque couple, et que dans l'autre il était dans «ne auge unique. Du reste, l'emploi de cette pile est fort commode, vu que rien n'est plus facile que d'immerger et

,1 Tmi« 1, page U, flgore 30.

' Tome I, page 37. figure 28.

(rémerger promptemenl les couples métalliques , ce qui fait qu'on ne consomme que peu de zinc, et que de plus la pile n'occupe que très-peu de place à cause de la proximité des plaques dont elle est formée. Comme les plaques de zinc sont très-minces, on peut les faire en zinc laminé, qui est trèssupérieur au zinc fondu. MM. YoungetMunch ont modifié la pile de Faraday en remplaçant le zinc ordinaire par le zinc amalgamé, et en la disposant de façon que chaque zinc se trouve toujours entre deux surfaces du même cuivre; le tout combiné de manière à occuper le moins de place possible, de telle sorte que dans la pile de Munch 50 couples occupent à peine 3 décimètres de longueur.

La pile de Smee est encore, comme celle de Faraday, une pile dans laquelle il n'y a qu'un liquide interposé enire les métaux des couples , mais le zinc y est amalgamé, ce qui évite toute action locale, et l'élément négatif y est recouvert d'une couche de platine très-divisé, comme le sont les lames de platine platinées de la pile à gaz de Grove. Cette dernière circonstance facilite singulièrement le dégagement de l'hydrogène, et par conséquent le développement de la force électromotrice du couple, en diminuant ou annulant presque complètement la polarité secondaire du métal négatif. Ainsi, une même plaque de zinc amalgamé mise successivement en contact dans l'acide étendu avec du platine platiné et du platine poli, mais chauffé pour chasser l'air de sa surface, dégage dans une minute sur le premier cinq fois plus de gaz hydrogène que sur le second. Tous les autres effets du courant sont accrus dans la même proportion. M. Smee place dans sa pile la lame platinée entre les deux faces verticales d'une lame de zinc amalgamé comme dans la pile à acide nitrique de Grove ; mais comme il n'y a ni deux liquides, ni auge poreuse, il rapproche beaucoup les deux faces de zinc en donnant à ses couples la forme de ceux de la pile de Wollaston ' . La lame de platine platiné peut, sans inconvénient, n'avoir que les 2/3 de la largeur des faces de la lame de zinc.

» Tome I, page 37, figure 28.

La pile de Smee se cbarge ordiDaireinent avec une dissolution de 1 partie d'acide sulfurique pour 7 d'eau. Son effet est beaucoup plus constant qu'on n'aurait pu s'y attendre d'une pile à un seul liquide, et avec un nombre égal de couples à surfaces égales, elle a un effet très-supérieur à celle de Daniell à sulfate de cuivre. Smee, par motif d'économie, emploie dans sa pile au lieu de platine de l'argent platiné ; mais l'argent se prête mal, à cause de son poli, à l'opération du platinage. C'est pourquoi M. Boquillon a imaginé de se servir d'une lame de cuivre sur laquelle il dépose d'abord une couche de cuivre de manière qu'il soit rugueux et couvert d'aspérités, puis il recouvre cette première couche d'une couche d'argent qui participe au même état superficiel, et c'est sur cette couche d'argent qu'il dépose enfin le platine pulvérulent, qui en y adhérant donne à la lame au plus haut degré la propriété de dégager librement l'hydrogène.

M. Poggendorff a réussi également à donner aux couples formés d'une plaque de zinc amalgamé et d'une plaque de cuivre plongées dans de l'acide sulfurique étendu, une constance et une force remarquables en recouvrant la plaque de cuivre d'une couche pulvérulente de cuivre, semblable à celle de platine dont Smee recouvre ses lames négatives.

Mais la plus sûre manière d'éviter toute polarité sur la lame négative est de la plonger dans un liquide qui absorbe l'hydrogène au moment et à mesure qu'il s'y dégage ', et qui empêche également un dépôt sur cette lame, de zinc ou d*oxyde de zinc, provenant de la décomposition électroly tique du sel qui est formé dans l'action sur le zinc amalgamé du liquide qui l'attaque. Daniell a eu le premier l'idée de ce perfectionnement en faisant l'application à la construction des couples d'une pile voltalque, des effets électro-chimiques qui ont lieu dans deux liquides séparés par une membrane poreuse, et que M. Becquerel avait déjà trouvés et décrits. Ce physicien avait en effet déjà observé soit dans sa pile à gaz oxygène, soit dans un couple formé

» Un autre avantage de l'absorption de l'hydrogène est d'éviter l'obrtâclf mécanique que l'apparition dos bulles de gaz oppose à la libre circulation du courant.

de deux lames, Tune de zinc, l^autre de cuivre, plongées dans deux compartiments distincts remplis de divers liquides excitants et séparés par un diaphragme de baudruche, qu'on peut obtenir des courants beaucoup plus constants qile lorsqu'on emploie un seul liquide. Ainsi il avait obtenu un courant assez fort et passablement constant en mettant dans la case où était le cuivre, du nitrate de cuivre, et dans celle où était le zinc, du sulfate de zinc; avec de Tacide sulfurique très-étendu d'eau dans les deux cases également et quelques gouttes d'acide nitrique dans la case cuivre, il avait réussi à produire un effet assez constant tenant à Taction de l'acide nitrique, comme nous l'avons déjà fait remarquer en parlant de l'avantage qu'on avait reconnu à charger les anciennes piles avec une dissolution d'acide sulfurique renfermant un peu d'acide nitrique.

Daniell a donc imaginé de construire un couple et par conséquent une pile dans laquelle, tout en laissant le zinc dans une dissolution d'acide sulfurique ou de sel ordinaire, il plonge le cuivre dans une dissolution concentrée de sulfate de cuivre ; les deux liquides sont séparés par un diaphragme poreux, fait d'une substance organique, telle que de la vessie, de la baudruche, de la toile serrée ou du bois, ou simplement formé avec de la terre dégourdie et non vernie. Nous avons déjà donné la description de cette pile '. Nous nous bornerons donc à reproduire ici (fig. 324) un couple à sulfate de cuivre, tel que Daniell le construisit dans l'origine. A B est un cylindre de cuivre qui sert en même temps *■'*«• ^^3. de vase et de métal négatif; les deux bases de ce cylindre sont percées en E F et en a 6 de deux ouvertures circulaires auxquelles est fortement attaché par ses deux extrémités un tube en membrane poreuse qui n'est autre chose qu'un intestin de bœuf convenablement préparé, dans l'intérieur duquel on place un cylindre de zinc amalgamé C d. Il part

1 Tome 1, page 40.

710 SOURCES DE LÉLEGTEIGITÉ.

de rouverture inférieure au centre de a A, un tube en syphon efg destiné à donner écoulement au liquide contenu dans le cylindre membraneux quand on en ajoute du nouveau. II faut avoir soin de maintenir au-dessus de la dissolution de sulfate de cuivre, pour qu*elle reste toujours aussi concentrée que possible, des cristaux de ce sel. Malgré quelques avantages que semblait d*abord présenter ce mode de construction, on préfère assez généralement le système que nous avons décrit dans notre premier volume *.

La pile de Daniell présente, comme toutes celles où le zinc est amalgamé, Tavantage qu'il n'y a aucune action cbimique quand elle ne fonctionne pas; mais ce qui la caractérise essen* tiellemen t, c*est que son effet est constant, parce que le cuivre ne se polarise pas. En effet, quand le circuit est fermé, Thydrogène qui résulte de la décomposition de Teàu acidulée sur la surface du zinc, rencontrant le sulfate de cuivre au delà de la membrane poreuse, se combine avec Toxygène de la première molécule de ce sulfate, de sorte que c'est le sulfate qui est maintenant décomposé ^, et que c*est son cuivre qui va se déposer en formant une couche mince sur le cuivre du couple; celui-ci n*est donc point altéré ni par conséquent polarisé. Il est vrai que lorsque la Solution de sulfate étant un peu épuisée est devenue passablement acide, c'est alors Teau acidulée qui est décomposée et non plus le sulfate, d'où résulte que de Thydrogène se dégage sur la surface du cuivre ; mais pour peu qu'il reste du sulfate dans la dissolution, ce sulfate est réduit par l'hydrogène naissant, et c'est encore un dépôt de cuivre qu'on obtient; seulement il est granuleux, au lieu d'être uni, brillant et ductile, ce qui diminue déjà un peu la force du courant; puis quand la dissolution est tout à fait épuisée, l'hydrogène se dépose sur le cuivre même, et alors le courant perd sa constance. C'esi

* Il y a de ravanUge dans la piie de Daniell, où les cuivres et IB sulfite de cuivre sont toujours placés extérieurement, à donner aux cylindres de xinc qui plongent dans les tubes poreux remplis d'une dissolution d'acide sulfbriqoe, la forme de cylindres créai an lieu de e«lled€ cylindres pleins, afin qu'ils présentent plus de surface à l'action du liquide.

Voyez loinc II, page 326.

ÉLECTRICITÉ PRODUITS PÀE LB8 AGTIOIIS CHIMIQUES. 711

pourquoi il est très-importaot de maÎDleoir autant que possible la dissolulioD de sulfate de cuivre à Vélat de saturation. VeSéX utile dans la pile de Daniell est tout entier dans Taction du zinc sur le liquide excitant qui le baigne; car le cuivre n* exerce pas d'action sensible sur son sulfate, ainsi que le prouve Texpé* rience; la décomposition de ce sulfate ne peut donc être une source électrique, mais simplement Teffet du courut produit par la réunion des deux électricités dégagées sur le zinc; effet qui, par le dép6t du cuivre qu'il occasionne, produit la con« stancedeTappareil^

M, Buff a apporté à la pile de Daniell une modification qui lui donne une constance remarquable et bien précieuse pour les recherches qui, sans exiger une grande force de couraol» requièrent que cette force reste aussi constante que possible pendant un temps passablement long. Cette modification con* siste à renouveler constamment le sulfate de cuivre, et en même temps à faire que le zinc amalgamé ne s'enfonce dans son liquide qu'à mesure qu'il s'use, ce qu'on obtient au moyen d'un contre* poids.

Fig. 324.

Les choses ne se passent pas exactement de même avec la pile de (irove, dans laquelle le sulfate de cuivre est remplacé par Tacide

1 Voyez tome I, page 42, ûgare 321. Dans la igwre 34, le iHib et le pliUiat

712 SOURCES DE L^ÉLEGTRICITÉ.

nitrique, et par conséquent le cuiyre par du platine (tig. 324 . Outre que l'acide nitrique étant beaucoup plus conducteur que la dissolution de sulfate de cuivre, le courant est plus facilement transmis, il est probable qu'ici la facilité avec laquelle l'acide nitrique abandonne son oxygène, tend à décomposer l'eau acidulée en lui enlevant son hydrogène; il suffit en effet de plonger dans une dissolution d'acide sulfurique deux lames de platine, après avoir eu soin d'humecter auparavant l'une d'elles d'une couche d'acide nitrique, pour obtenir un fort courant dans lequel la dernière joue le r6le de métal négatif. Ainsi donc non-seulement l'acide nitrique, en empêchant par. son contact avec la lame de platine, le dépôt de l'hydrogène naissant et par conséquent la polarité secondaire, rend le courant constant, mais en même temps il contribue à en augmenter l'intensité, comme le font le peroxyde de plomb et en général les substances qui renferment beaucoup d'oxygène. Un inconvénient réel de la pile à acide nitrique de Grove, c'est que sa constance ne dure pas longtemps; si son circuit est fermé quelques moments de suke sans interruption, pour peu que le conducteur qui réunit ses pôles soit bon, on voit des vapeurs nitreuses s'échapper des vases poreux où est l'acide nitrique, cet acide lui-même changer de couleur et devenir bouillant; et alors il faut arrêter l'action de la pile. On peut atténuer cet inconvénient en mêlant un peu d'acide sulfurique concentré (la moitié ou le tiers ) avec l'acide . nitrique, ou même prendre, au lieu d'acide nitrique de 1,40, de l'acide nitrique mélangé avec moitié d'eau. Mais le courant perd en intensité ce qu'il gagne en constance, surtout si on emploie le second moyen, car avec le premier, qui est bien préférable, la force n'est pas sensiblement diminuée. On a proposé encore de remplacer l'acide nitrique par du peroxyde de manganèse mélangé avec de l'acide sulfurique concentré; mais on n'a pas obtenu par ce procédé de résultats satisfaisants. La pile de Bunzen, dans laquelle le platine est remplacé par

8ont nnis métalliqueinent par une lame mince en laiton munie de crochets et de vis de manière à former une pince. Dans la figure 33 du tome I, elles sont simplement unies par une pince en bols ou en liège.

du charbon (fig. 325) ^^ne présente pas au même degré l'inconvénient que nous venons de signaler dans la pile de Grove; cela tient à ce que le charbon étant moins conducteur que le platine, le courant qui resuite de la fermeture du circuit est

Fig. 325.

moins violent. Cependant au bout d*un temps un peu plus long seulement, ce qui tient aussi à ce que la masse de Tacide y est en général plus considérable, on voit les vapeurs nitreuses

< Tome 1, page 43, figure 34, et p. 44, figure 35.

M. iSilliman emploie comme charbon, dans la pile de BuDzen, de la plombagine naturelle ou de la plombagine artificielle, telle que celle dont on' fait les creusets. De simples morceaux de coke bien choisis peuvent également sertir avec avantage.

Voici du reste comment M. Bunzen prépare ses charbons :

On prépare d'abord un mélange Intime et en poudre impalpable de 1 partie de houille grasse (en poids), et de 2 parties de coke. Ce mélange est introduit dans an moule de tôle cylindrique, au centre duquel on place un petit rouleau de carton, de 1 centimètre de diamètre, afin de ménager dans le charbon une cavité intérieure, et de faciliter le dégagement des gaz pendant la calcination. Ainsi rempli du mélange de charbon, et fermé au moyen d'un couvercle mobile bien assujetti, le moule de tôle est chauffé au rouge jusqu'à ce que tout dégagement de gaz ait cessé. Après cette calcination, le charbon est facilement retiré du mouie sous forme compacte, cylindrique comme le moule, très-dur et susceptible de se prêter au travail de la lime et de la scie sans se briser ; le tourneur peut donner à ces cylindres la forme convenable. Gela fait, il est bon de tremper à plusieurs reprises les cylindres de charbon dans une solution de mélasse concentrée, et de les soumettre à une nouvelle calcination aussi intense que possible. On peut calciner plusieurs éléments ensemble dans un grand creuset de terre ou de fer, les interstices étant remplis de coke pulvérisé.

Enfin, avant de plonger le charbon dans l'acide nitrique, il est indispensable de recouvrir d^une conche de cire fondue le collet sur lequel on a adapté Panneau ou la tige métallique destinée à établir la communication nécessaire entre

714 SOURCES DE i*ÉLEGTRlGlTi.

s'élever et Tacide entrer en ébullition. Aussi faut-il preadre également la précaution de ne pas mettre Tacide nitrique pur, mais bien de le mélanger avec de Teau. On peut marne se contenter de plonger les charbons , quand ils ont séjourné longtemps dans Tacide nitrique, dans une dissolution d'acide sulfurique dont on remplit les tubes poreux. L*acide nitrique dont les charbons sont imprégnés suffit assez longtemps pour accroître la puissance et maintenir la constance des couples '.

Cette propriété du charbon m'a servi à construire une pile dans laquelle l'oxygène lui-même peut, jusqu'à un certain point, remplacer l'acide nitrique. J'introduis (fig, 326) dans un tube poreux, au centre duquel est un iil de platine, du charbon bien recuit et par conséquent bon conducteur, réduit en poudre impalpable ; j'ai soin de le bien tasser; puis je place le tube poreux ainsi rempli dans l'intérieur d'un cylindre de zinc

le charbon et le zine, aûn d'empêcher que, par Teffet de la capillarité, l'adde ne vienne à corroder le métal.

Après chaque expérience, l'acide nitrique peut sans inconvénient rester en eontact avec les charbons. La cellule contenant Tacide sulfurique doit au contraire être enlevée» vidée et lavée à grande eau, ainsi que le cylindre en sine.

^ M. Gallan a eu Tidée de remplacer par du plomb le platine et le «barbMi dans les piles de Grove et de Bunxen* et il a obttnu des résultat» asses itUiCairsants. Mais il a trouvé un grand avantage à recouvrir la lame de plomb d*uie légère couche de platine ou d*or, au moyen des chlorures de œs deux métanx. n est évident que ce serait une grande économie que d'employer pour les piles de Grove des lames de cuivre ou de plomb platinéesi au lieu de lames de pUtioe. M. Schoenbein a eu également l'idée d'employer, comme métal négatif eu fir passif, et comme métal positif du fer ordinaire, le premier étant en contact avec l'acide nitrique, et le second avec la dissolution d'acide sulfurique. U est aaiei curieux de voir le même métal, le fer, Jouer à la fois le rôle de métal négatif at de métal positif. Toutefois, sous ce dernier rapport, le zinc amalgamé est tréa» préférable ; mais des cylindres creux en fonte^ dont la paroi intérieure a été rendue passive, peuvent très-bien servir à la fois de métaux négatifs du eonple aC de va&es dans lesquels on met l'acide nitrique, puis le tube poreux rempli de la dissolution d'acide sulfurique dans laquelle plonge U fer on mieux le sine amalgama. Je me suis servi longtemps avec avantage de piles ainsi construites.

M. Gallan s'est également servi dernièrement de fonte de fer pour construira avao du zinc amalgamé une pile à un seul liquide, chargée avec an mélange d'aeiia solfurique et d'une dissolution saline. U a obtenu de très-bont affetaéa eelta diapasition.

amalgamé qui, lui-même, est plongé dans la dissolution d'acide sulfurique. Une pile, de huit à dix couples, construite de cette manière et dont les cylindres de zinc n'avaient que cinq centimètres de hauteur et quatre de diamètre, m'a donné pendant huit jours sans interruption une décomposition de Teau acidulée, non très-forte de 1 à 2 centimètres cubes par minute, mais très-constante. L'hydrogène, qui aurait polarisé le charbon dans chaque couple, disparaît par sa combinaison, à Tétat naissant, avec Toxygène que le charbon retient dans ses pores et qu'il prend à l'air atmosphérique. Quand la pile s'affaiblit, quelques gouttes d'acide nitrique versées sur la face supérieure du cylindre de charbon tassé, la raniment pour un lemps assez long. Mais il arrive un moment où le sulfate de zinc, ayant pénétré dans la poudre de charbon , il faut démonter la pile pour laver à pleine eau cette poudre, ou, ce qui est plus simple, pour la changer. J'ai trouvé qu'on pouvait remplacer avec avantage dans cette pile les fils de platine par de petits cylindres de charbon d'un centimètre de diamètre environ, préparés comme ceux qui servent dans les piles de Bunzen, en ayant soin de les placer dans l'axe des tubes poreux avant de les entourer de la poudre de charbon, et d'y implanter un fil de cuivre destiné à établir la communication.

Wheatstone, comme nous le verrons dans l'instant, a employé avec succès dans ses recherches des couples dans lesquels il n*y a non plus qu'un liquide, mais en évitant le contact immédiat du métal positif avec ce liquide. Ce métal est dissous dans du mercure, de manière à former un amalgame liquide; l'amalgame lui-même est placé dans un petit tube poreux (fig. 326), et le tube est plongé dans la solution qui baigne le métal négatif, sulfate de cuivre , si ce métal né- Fîg. 326.

gatif est du cuivre, chlorure de platine, si ce métal est du platine. Un fil de cuivre ou de platine est plongé dans l'amalgame pour soutirer l'électricité négative. L'affinité chimique qu'exerce sur l'oxygène ou sur le chlore de la dissolution le métal positif,

716 SOURCES DE l'électricité.

le zinc, par exemple, dissous dans le mercure, suffit pour déterminer la production d'un courant qui est passablement constant S cependant moins que dans les piles à deux liquides, car on aperçoit bientôt un peu de cuivre métallique dans Taraalgame, contre la paroi intérieure du tube poreux, quand la dissolution est du sulfate de cuivre, ce qui est dû à Faction locale du zinc sur le sulfate, qui réduit un peu de cuivre.

Dans toutes les piles à deux liquides, et même souvent dans celles où il n'y a qu'un liquide, on est donc appelé à employer des diaphragmes ou des tubes poreux qui, tout en empêchant le mélange des substances qu'ils séparent, permettent, en s*humectant, la communication électrique de s'établir entre elles. Ces diaphragmes, comme nous l'avons vu, sont de différentes espèces, et il n'est pas inutile, avant de terminer ce qui concerne les détails de construction des différentes piles, d'en dire quelques mots.

La baudruche et la vessie, à raison de leur peu d'épaisseur, sont les diaphragmes qui opposent le moins de résistance au passage du courant; mais les agents chimiques les détruisent promptement, et ils ont l'inconvénient de faciliter trop l'endosmose des liquides qui ne peuvent ainsi rester longtemps séparés. Aussi ce genre de diaphragme, qui peut être bon dans certaines expériences de recherches délicates, doit-il être rejeté dans la construction des piles usuelles. Le cuir et la peau tannés ont les mêmes inconvénients, mais à un degré moindre; cependant la préparation qu'il faut leur faire subir les altère quelquefois assez pour les rendre impropres à l'usage auquel on les destine. La toile à voile est meilleure, vu qu'elle n'a qu'un faible degré d'endosmose sur les dissolutions neutres; il faut quand on leur donne la forme de sac, que la couture soit faite avec un fil enduit de poix. Le papier ou carton goudronné un peu perméable aux liquides est un assez bon diaphragme ; le goudron empêche le papier de se délayer dans l'eau. Mais en fait de diaphragmes organiques, ceux qui sont faits en bois

* Il faut que le sel en dissolution soit un sel dont la base soit le même métal que le négatif du couple, afin que le courant vollaïque, en le décomposant, n'altère pas la nature de la surface de ce métal négatif.

ÉLECTRICITÉ PRODUITE PAR LES ACTIONS CHIAnQUES. 717

minces sont peut-être préférables à tous. Ainsi, pour la pile de Daniell, des cylindres creux en bois de tilleul à parois trèsminces m*ont constamment donné de bons résultats. Il faut ayoir soin, pour enleyer les matières résineuses qui se trouvent dans le bois, surtout lorsque c^est de sapin qu*on fait usage, de le plonger pendant longtemps dans de Veau bouillante alca- Usée; puis il faut les conserver, quand on ne s*en sert pas, dans de Teau légèrement acidulée; autrement ils se cambrent et se fendent en séchant, ce qui les rend impropres à leur destination. Les diaphragmes inorganiques sont, en général, d'argile, ou mieux de kaolin : ce dernier, dépouillé de carbonate de chaux, forme à Tétat de pâte un diaphragme auquel on peut donner beaucoup d'épaisseur, ce qui est avantageux pour éviter l'endosmose, pourvu qu'il soit bien imbibé d'un liquide bon conducteur et qu'il ne soit pas trop fortement tassé. Mais c'est surtout sous forme de vases, soit prismatiques comme dans les piles de Grove, soit cylindriques comme dans celles de Buuzen, que les diaphragmes inorganiques sont usités ; on les fait en général de porcelaine dégourdie, mais ils offrent plus de résistance que la terre demi-cuite et que les creusets; ceux-ci sont fort commodes, parce qu'on peut s'en procurer facilement, seulement il faut avec la lime diminuer l'épaisseur de leurs parois, qui, généralement, est trop considérable. Il faut avoir soin de laver souvent tous ces diaphragmes, afin d'enlever les sels qui, pénétrant et cristallisant dans leur intérieur, finissent par faire éclater les parois. Il faut aussi veiller à ce que les diaphragmes ne renferment ni du charbon, ni des pyrites ou autres substances d'origine métallique qui, étant conductrices, établiraient entre les deux liquides que le diaphragme sépare, une communication d'une toute autre nature que celle qu'on a en vue, c'est-à-dire une communication métallique qui déterminerait une décomposition électro-chimique; c'est à la présence de ces substances hétérogènes qu'on peut attribuer l'apparition qui a lieu quelquefois sur la surface des diaphragmes, de dépôts métalliques réduits. Les substances organiques ne présentent pas ce genre d'inconvénient, mais elles ont celui de produire par elles-mêmes la réduction de certains métaux

718 SOtRGSS Dt l'élscthicité.

quand elles plongent dans leurs dissolutions. En résumé, dans la pratique, c*est aux diaphragmes en porcelaine dégourdie qu'on a donné la préférence , quoiqu'ils présentent plus de résistance que les autres au passage du courant.

Nous ne nous arrêterons pas ici à la description de quelques autres piles plus ou moins constantes, telles que celles dans lesquelles le conducteur humide est simplement la terre, soit qu'on implante dans le sol humide , comme l'ont fait Bain, Loomis et d'autres, les deux métaux du couple, soit qu'on les place dans un vase rempli de terre qu'on arrose avec de l'hydrochlorate d'ammoniaque, comme dans la pile de Bagration'. Ces différentes piles ayant été constituées en vue des applications, leur description trouvera naturellement sa place quand nous parlerons de celles des applications auxquelles elles se rapportent. Nous renvoyons de même au § 7 de ce chapitre, où nous traiterons la question du contact, la théorie des piles sèches dont nous avons déjà donné la description '.

Mais si, au point de vue de la forme, nous n'avons rien à ajouter à ce que nous avons dit, soit dans ce paragraphe, soit dans le § 5 du second chapitre de notre première partie', il est loin d'en être de même quant à la nature des substances solides et liquides qui constituent les couples; mais ce point important va être traité avec détail dans le paragraphe suivant, consacré à la mesure des forces électromotrices et à la comparaison, sous le rapport de leur puissance, des différentes combinaisons voltaïques entre elles.

Toutefois, avant d'aborder ce sujet important, nous avons encore à mentionner un procédé tout différent de ceux qui pré-

* Cette pile produit un courant d'une eonttance étonnante, ce qui provient toit de la réduction de Thydrogène sur le cuivre, par le composé que forme sur ce métal le sel ammoniacal, soit par l'absorption de Thydrogène par la terre ellemême, qui du reste fait Toffice de diaphragme, et empêche ainsi un dépêt de zlne sur le cuivre. H est bon de ne pas mettre les deux plaques du couple trop près Tune de l'autre, et de plonger la plaque de cuivre, avant de la m«Uf« en terre, dans une dissolution de sel ammoniacal en la laissant sécher Jusqu'à ce qu'il se soit formé une couche verdfttre à la surface.

* Tome I, page 52.

* Tome I, page 34.

cèdent, pour maintenir et augmenter la puissance des piles en détruisant les polarités secondaires; c'est celui que vient d'imaginer tout récemment M. E. Becquerel, et qui, s'il n'a pas toute la portée pratique à laquelle on aurait pu peut-être s'attendre, n'est pas sans intérêt au point de vue théorique. Le procédé consiste à donner aux couples d'une pile un mouvement assez vif dans le liquide qui les baigne. Ainsi M. Ë. Becquerel a obtenu avec un seul couple platine et zinc amalgamé une augmentation très-sensible par le fait du mouvement; ce couple en repos dans une dissolution de sulfate de soude à moitié saturée donnait à un galvanomètre peu sensible une déviation de 8^; quand on l'a mis en mouvement, la déviation est allée jusqu'à 20^ Cet efTet est évidemment dû à oe que le mouvement dépolarise la lame de platine; cependant il y a de l'avantage à mouvoir aussi la lame de zinc, parce qu'on change ainsi les couches liquides qui baignent sa surface. Si l'on rem^ place par une dissolution d'acide sulfurique celle de sulfate de soude, l'efTet du mouvement est beaucoup moins prononcé à cause du dégagement abondant de l'hydrogène sur le platine; mais il le devient davantage quand on met dans l'acide sulfurique étendu, du charbon bien pulvérisé de manière à en faire une pâte. Cette pâte facilite la dépolarisation du platine en absorbant l'hydrogène, en même temps qu'elle l'enlève par son action mécanique de frottement.

Voici une expérience qui donne l'idée de l'effet que peut produire la dépolarisation du métal négatif des couples d'une pile, opérée au moyen du mouvement. M. E. Becquerel a disposé une petite pile vollaïque de 10 couples formés de disques de zinc amalgamé et de cuivre de 10 centimètres de diamètre, portés par un axe de manière à pouvoir être mis en mouvement à l'aide d'une manivelle; leur surface était parallèle et à 1 centimètre de distance, et ils plongeaient dans des auges où l'on pouvait placer un liquide ou une masse pâteuse, de façon que leur circonférence ne pénétrât qu'à 1*"^',5 de profondeur audessous de la surface du liquide. Deux conducteurs en cuivre portaient sur deux bassins en cuivre soudés aux deux disques de chaque couple fixés sur l'axe, de sorte que, lors du mouve-

720 SOURCES Dfi L^ÉLEGTRICITÉ.

ment des disques mêmes, un de chacun d'eux plongeait toujours dans le liquide, et Ton pouTait faire communiquer les deux disques entre eux.

La pile de 10 couples a été employée à décomposer Teau, et Ton a mesuré Thydrogène à Télectrode négatif à l'aide d'une mesure graduée par dixième de centimètre cube.

Liquide contenu BUt Yolame d*hydrogène en cent,

dans les auges de la pile. des disques. dégagé en 20\

Eau saturée de sulfate de soude.

Repos. f 6,25

Mouvement. I 46,75

Charbon de coke réduit en pôte# wgQ^vg / 21 00

liquide par de Teau acidulée par< ' <

de raclde sulfurique au ^. 1 Mouvement. ) 136,00

On voit que lors du mouvement l'effet de la pile a été sept fois plus considérable.

Il résulte cependant des recherches de M. E. Becquerel , que le mouvement est, indépendamment de la dépolarisation qu'il opère, un moyen de dégager de l'électricité. Ainsi, de deux lames de zinc plongées dans une même dissolution, celle qui est en mouvement devient négative par rapport à celle en repos qui demeure positive ; il en est de même des autres métaux oxydables. Avec ceux qui ne le sont pas ou qui le sont moins, c'est l'inverse ; ainsi, soit qu'on opère dans de l'eau distillée, soit qu'on se serve d'une dissolution acide ou saline, dans un couple composé de deux éléments semblables, platine ou charbon par exemple, c'est le mobile qui est positif par rapport au fixe, c'est-à-dire qui joue, par rapport à lui, le rôle de métal attaqué. Dans le premier cas, il est évident que le contact établi par le mouvement entre l'un des éléments du couple et l'oxygène de l'air, tend à le dépolariser en lui ôtant l'hydrogène adhérent à sa surface, et par conséquent à le rendre négatif; dans le second, il est possible que l'oxygène que prend à l'air l'élément mobile, aide le liquide dans lequel cet élément est ensuite plongé, à exercer sur lui une action chimique qui donne naissance au faible courant dont le galvanomètre accuse l'existence. Il se peut aussi que le simple frottement qui résulle

de l'agitation un peu vive de cet élément dans le liquide soit la source de cette électricité. Cependant, si d'un côté la présence de la poudre de charbon augmente Teffet, tandis que celle du sable dans le liquide ne TaccroU pas , il est difficile de voir là des effets^ de frottement. Nous serions plutôt disposés à attribuer tous ces phénomènes un peu compliqués à de petites réactions chimiques qui résultent de Tinlroduction de Tair dans le liquide sous rinfluence des corps solides en mouvement. Ils seraient du même ordre que ceux que M. Becquerel le père avait déjà étudiés depuis longtemps, tels en particulier que ce fait curieux que, lorsqu'on termine les deux bouts du fil d'un galvanomètre par deux lames de platine plongeant dans de l'eau distillée et qui ne sont point polarisées, si on en retire une de l'eau et qu'on la replonge immédiatement, elle détermine un courant dans lequel elle est positive par rapport à l'autre.

$ 6. Mesttre de la toree éleetromotriee rel»tlTe des diTenee eomUttAlsoiie YOltaV^ttee.

Nous avons vu ' que l'intensité d'un courant peut être repré-

sentée par la formule I = -j^j E étant l'ensemble des forces électromotrices , c'est-à-dire productrices de l'électrité , qui sont en activité dans un circuit électrique, et R l'ensemble des résistances que ce circuit présente à la circulation du courant. Nous avons défini plus tard la force électromotrice d'un couple hydro-électrique , la force avec laquelle les molécules liquides qui entrent dans la formation de ce couple sont polarisées eu vertu de l'affinité chimique^. Pour le moment nous nous bornerons à désigner sous ce nom , sans faire aucune hypothèse sur sa nature, la force qui produit l'électricité dans un circuit voltalque, abstraction faite de la résistance que ce circuit présente. La force électromotrice peut donc être mesurée, ou par l'intensité du courant auquel elle donne naissance mulipliée par la résistance du circuit Es I

* Tome II, pages 19 et 20.

« Tome 11, page 624.

722 SOURCES DE L*ÉLSCTRlCiT£.

X R| OU par la tension statique des extrémités du système hydro-électrique, le circuit étant ouvert. En effet, d'après ce que nous avons établi plus haut', la tension d'un couple ou d'une pile voltaïque n'étant qu'une décharge ou qu'un élément d'un courant, puisqu'elle est toujours accompagnée d'une action chimique correspondante, il ne doit pas y avoir de différence, quant à la force électromotrice, entre les deux formes de sa manifestation; seulement, comme la vitesse avec laquelle l'électricité se propage n'exerce pas sur l'intensité de la tension, puisqu'il y a accumulation d'électricité, la même influence que sur celle du courant , la résistance ne joue pas le même rôle dans l'expression de Tune ou de l'autre intensité* Nous verrons plus loin qu'on peut arriver exactement aux mêmes valeurs, pour l'expression de la force électromotrice relative des différentes combinaisons voltaïques, en l'évaluant, soit par l'intensité du courant, soit par celle de la tension auxquelles ces combinaisons donnent naissance. Mais comme les procédés fondés sur l'évaluation de l'intensité du courant sont d'une exécution beaucoup plus facile et plus susceptible d'exactitude, c'est à eux que nous nous attacherons de préférence.

Le premier de ces procédés est celui indiqué par Ohm luimême, et qui consiste à mesurer les intensités du courant produit par une même source d'électricité, eu introduisant dans son circuit, à côté de la résistance invariable tenant à la nature même de ce circuit, deux résistances variables; il est facile de conclure de la comparaison de ces deux intensités la force

électromotrice de la source. Soit en effet [i= , .] et

(e \ t'=:--r-T, \9 e étant la force électromotrice, r la résistance

invariable, l et r les deux résistances additionnelles '', et t et i' les intensités correspondantes du courant, mesurées par le galvanomètre à sinus ou à tangente, on a, en égalant les deux

* Tome 11, pages 615 et 61 c.

' Les résistances sont mesurées par des longueurs de fli, comme nous l'avons expliqué tome 11, pages 22 et 28.

valeurs de e, r + l= —^~{l' — l) d'où g= /^ .■ (/'—/) | ' *. î — i ' % — i' ^ ' I

en substituant à r + Z sa valeur dans la valeur de i ci-dessus. Celle valeur de e est donnée en fonction de la différence des longueurs du fil, ou des résistances additionnelles que le courant surmonte dans sa circulation.

Si Ton pouvait faire varier la force électromotrice au lieu de la résistance, d'une quantité connue, on obtiendrait de même la valeur de cette force ; mais ce procédé, qui serait praticable pour les circuits thermo-électriques où une simple élévation de température suffit pour changer cette force, ne Test pas pour les combinaisons voltaïques ou hydro-électriques, dans lesquelles on ne peut modifier la force électromotrice, sans apporter en même temps un changement à la résistance.

Un second procédé, employé par Fecbner, consiste, pour comparer deux forces électromotrices, à réunir deux couples différents dont les forces électromotrices sont e et <?', de façon que leurs courants cheminent d'abord dans le même sens, ensuite en sens contraires, puis à mesurer la somme s et la différence d des

intensités de leurs courants respectifs. On a en effet s= . , et

d=^~^, d'où -, = ^^^, en égalant les deux valeurs de r4-r'. r4-r e s — a

On suppose dans ce procédé que l'intensité du courant est proportionnelle à la somme ou à la différence des deux forces électromotrices, ce qui découle des principes que nous avons posés dans notre premier chapitre, et ce qui d'ailleurs est d'ac^ cord avec l'expérience, comme nous allons le voir. Ouant à la résistance de la combinaison voltalque qui résulte de la réunion des deux couples, elle est évidemment la somme des résistances de chacun des deux couples en particulier, de quelque manière qu'ils soient réunis.

Un troisième procédé, pratiqué également par Fechner, repose sur le principe que, si les résistances sont égales, les forces électromotrices sont entre elles comme les intensités des courants, conséquence de la formule qui exprime ces intensités. On parvient à cette égalité des résistances en ajoutant dans le

724 SOURCES DE l'électricité.

circuit de chacun des couples à leurs résistances respectiTes /• et r', une résistance R très-grande par rapport à laquelle les deux autres puissent être regardées comme infiniment petites.

On peut alors considérer dans les deux expressions i= .

e' et i' = , , p, les résistances r -f R et / +R comme sensiblement

7*-pH

égales, d'où Ton tire :

Pour appliquer cette méthode, M. Fechner emploie un galvanomètre à fil . très-long dont l'introduction dans le circuit du couple détermine cette résistance R, infiniment grande par rapport aux résistances r et r'.

Ajoutons que, pour mesurer l'intensité du courant, M. Fechner emploie la méthode des oscillations d'une aiguille aimantée placée dans le voisinage du conducteur qui transmet le courant, méthode mise en pratique pour la première fois par MM. BiotetSavart^

M. Poggendorflf a fait la remarque fort juste que l'application des trois procédés que nous venons de décrire, aux cas des combinaisons voltaïques à force non constante, et dans lesquelles , comme nous l'avons vu, l'intensité du courant va rapidement en diminuant, du moins quand les circuits sont fermés, rend toute mesure de ce courant difficile. Ce n'est pas tout; en supposant même qu'on arrive à un état assez constant du courant pour pouvoir le mesurer, on reconnaîtra dans le principe même des procédés, une objection très-forte contre l'exactitude des résultats qu'on veut en tirer. En effet, si on cherche à déterminer par la première méthode, celle de Ohm , la force électromotrice Cy on trouve pour l'expression de cette force une valeur d'autant plus grande que la résistance absolue est plus considérable, ce qui tient à ce que le couple s'affaiblit d'autant moins vite que le circuit dont il fait partie est moins conducteur, les causes pertubatrices, telles en particulier que la polarisation du

1 Tome I, page 311.

métal négatif, ayant d'autant moins de puissance. La résistance absolue r varie également parla même raison. On conçoit donc que le procédé est tout à fait illusoire^ puisque les deux quantités supposées constantes dans la formule « et r varient avec les résistances additionnelles l q\. t qu'on introduit. Il est vrai que cette variation des deux quantités eeXr est d'autant moins considérable que la résistance totale est plus grande; c'est ce qui fait que Fechner a pu obtenir des résultats assez exacts par l'application de la troisième méthode , même aux cas des courants de force non constante. M. Poggendorff a du reste proposé, pour la détermination de la force électromotrice de ces courants, une méthode beaucoup plus exacte, qui est fondée sur un principe rigoureux : elle repose sur la théorie des circuits composés, c'est-à-dire formés de la réunion de deux ou plusieurs couples dans lesquels on admet, ainsi que cela résulte des expériences de Fechner, de Pouillet et de M. Poggendorff lui-même, et comme nous l'avons rappelé plus haut, que la force électromotrice d'un circuit composé est la somme ou la différence des forces électromotrices des circuits simples dont il se compose, et que sa résistance est de même la somme des résistances des circuits simples. La méthode de M. Poggendorff exige l'emploi d'un couple à force constante, tel qu'un couple de Grove, dont on a déterminé la force électromotrice par un des trois précédents procédés qui sont applicables dans ce cas» et on compense, au moyen du courant de ce couple, celui du couple à force non constante dont on veut déterminer la force électromotrice; c'est pourquoi cette méthode a reçu de son auteur le nom de méthode de compensation. Dans l'application de sa méthode, M. Poggendorff emploie deux procédés dont le second a sur le premier l'avantage de ne pas exiger une constance parfaite et très-prolongée du couple à force constante, condition difficile en général à réaliser, et de ne pas imposer la nécessité de connaître d'avance les deux éléments c et r de ce couple '. Toutefois, comme il importe néanmoins, même dans l'emploi

1 Voyez poor les détails de la méthode de PoggendorfT, la note finale F, qui est consacrée à l'exposition plus mathéroati<}uc des difTérentes méthodes.

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726 SOURCES DE l'électricité.

du second procédé, de savoir déterminer la force électromotrice d'un couple à force constante, et que d'ailleurs cette détermination est à la fois la plus simple et la plus importante dans la pratique, c'est par elle que nous commencerons, en nous servant pour cela d'une cinquième métBode qui est celle de Wheatstone.

M. Wheatstone remarque d'abord que si dans un circuit on augmente dans le même rapport la force électromotrice et la résistance, l'intensité du courant ne change pas; ainsi

?'=—=—;. Il suit de là qu'un seul couple voltaïque ou une

pile composée d'un nombre quelconque de couples semblables doivent donner naissance à des courants de même intensité, pourvu qu'on introduise chaque couple avec sa résistance propre sans interposer aucune résistance additionnelle. Toute résistance nouvelle interposée diminue la force du courant, mais son effet est d'autant moindre qu'elle est plus petite par rapport à la résistance totale du circuit; d'où il résulte que si, dans deux circuits qui produisent des courants de force égale, mais dans lesquels les résistances, et par conséquent les forces électromotrices sont très-différentes, on introduit la même résistance, les intensités des deux courants seront affaiblies dans des proportions très-différentes aussi. C'est pourquoi la même résistance, celle provenant par exemple de l'introduction d'un voltamètre, affaiblit, dans une proportion bien plus considérable,

l'intensité i=- du courant provenant d'un seul couple, que

l'intensité 3= — provenant du courant d'un circuit de n cou-

pies mis en série. Ces principes, qui découlent de ce que nous avons déjà dit plus haut, et en particulier dans le chapitre P' de -notre quatrième partie*, expliquent pourquoi il faut employer une série de couples d'autant plus nombreuse que la résistance que le courant rencontre est plus considérable.

' T. II, pai,'« 19 et sulv.

Après avoir rappelé les principes qui précèdent, voyons Tapplication que M. Wheatstone en a faite. Pour éviter d'avoir à mesurer les intensités variables des courants, soit par les galvanomètres à sinus ou à tangente, soit par le nombre des oscillations d'une aiguille aimantée, mesures peu susceptibles d'une exactitude rigoureuse, il introduit dans le circuit, au lieu de résistances constantes, des résistances variables, ramenant ainsi à l'égalité les courants produits dans les circuits dont on compare la force électromotric^ puis il conclut du total de la résistance additionnelle introduite dans chaque cas pour passer d'une certaine déviation de l'aiguille du galvamomètre toujours la même, de 45** par exemple, à une autre déviation de 4(y*, toujours la même aussi, les valeurs relatives des forces électromotrices et des résistances du circuit, selon les conditions particulières de l'expérience. Il n'est nullement nécessaire, dans cette méthode, de connaître les forces correspondantes aux déviations de Taiguille.

M. Wheatstone , pour introduire dans le circuit une résistance variable, se sert du rhéostat dont nous avons donné déjà la description détaillée * : le fll de cuivre de cet instrument étant interposé dans le circuit, il suffit de l'allonger ou de le raccourcir d'une quantité qu'on peut mesurer avec la plus grande exactitude pour ajouter ou retrancher une résistance

* Tome U, page 29, figure 183. Nous en reproduisons ici la figure.

728 souBGES DE l'électricité.

qui est exprimée en longueur de ce fil. Quand il s'agit de mesurer des résistances trop grandes pour que l'introduction du fil du rhéostat tout entier, quoiqu'il soit fort long, puisse amener le courant à ne dévier l'aiguille du galvanomètre que de la quantité voulue de 45** par exemple, on introduit dans le circuit des bobines de résistance qui sont disposées à côté du rhéostat, comme l'indique la figure, de manière à pouvoir en interposer un plus ou moins grand nombre. On parvient ainsi, à réduire le courant à l'intensité de 45"" en complétant, au moyen du rhéostat, ce qui manque à la résistance ajoutée pour atteindre exactement cette déviation ; résistance du reste qu'il n'est point nécessaire de connaître , puisque ce qu'il s'agit de mesurer, c'est uniquement la longueur du fil du rhéostat qu'il faut ajouter pour que le courant passe dans chaque cas de l'intensité de 45*" à celle de 40".

Soit maintenant t'=-, i ayant été amené à produire 45** au

galvanomètre avec le couple dont la force électromolriceesl^, et la résistance r, soit / la longueur du fil du rhéostat qu'il faut ajouter à r pour qi\f i devienne i\ et ne produise plus que 40' •

au galvanomètre. On a ?= -r— ,, soit maintenant une autre

combinaison voUalque dont la force électromotrice soit e =n^. Pour que son courant n'ait que l'intensité i produisant 45% il faudra que la résistance soit / c= nr^ ce qu'on obtiendra au moyen des bobines de résistance; on aura en effet : i ou

-=— ; mais pour amener i à n'être plus que i', c'est-à-dire 40*,

il faudra que la résistance additionnelle ou la longueur du fil

du rhéostat ajoutée soit /' = ni; car puisqu'on a e= — pour

avoir r-^ = i' ou = —r-j, il faut évidemment que ? soit égal

nr-j-/ r-|-/' ^ °

à ni. Or, n est le rapport des deux forces électromotrices e et «';

on voit qu'il est le même que celui des deux quantités / et /'

dont il faut allonger le fil du rhéostat pour faire passer de 45*

à 40^ les courants des deux couples dont les forces électromo-

triées sont ^ et e'\ sa détermination est donc bien facile. Dans Inapplication que nous allons faire du procédé à la détermination des forces électromotrices de différentes combinaisons voltaiques, nous nous contenterons, pour exprimer les longueurs ajoutées du fil du rhéostat, d'indiquer le nombre de tours dont ce fil a été déroulé, chaque tour correspondant à une longueur de 8""*-, 8.

Trois couples, différents seulement par leurs dimensions, composés chacun d'un amalgame liquide de zinc placé dans une auge poreuse cylindrique, laquelle est plongée dans un vase rempli d'une dissolution de sulfate de cuivre où est également immergé un cylindre creux en cuivre, furent successivement placés dans un circuit dont le rhéostat faisait partie. Tous les trois exigèrent également 30 tours du rhéostat pour que leur Qouraut fût amené de 45*" à 40**. Cependant l'un avait 5""*' de hauteur et 3**"*', 8 de diamètre; le second, 8**°*-, 4 de hauteur et 6**"**, 35 de diamètre; le troisième, 15**"*' de hauteur et 8**"*', 4 de diamètre. Ainsi la force électromotrice est complètement indépendante de la grandeur des surfaces du couple; ce qui est une conséquence de la nature de cette force, ainsi que nous l'avons déjà remarqué.

Il n'en est pas de même de l'influence du nombre des couples. Il est facile de prouver que la force électromotrice croît proportionnellement à ce nombre, conformément à la théorie. Ainsi avec un circuit formé successivement de 1, 2, 3» 4 et 5 couples semblables au plus petit de ceux dont nous venons de nous servir, on trouve que pour amener le courant de 45** à 40", il faut :

Avec 4 couple

30 tours.

S couples

3 couples

4 couples

5 couples

On voit donc que, sauf pour les cas de 2 et de 3 couples, où il y a une légère différence provenant d'une petite erreur d'expérience, la loi se vérifie exactement.

730 SOURCES DE l'électricité.

Si nous passons tnaintenant à la détermination de la force électromotrice de couples de différentes espèces, nous trouvons d'abord un résultat assez remarquable, c'est que, lorsqu'on se borne à changer dans le couple, amalgame de zinc, sulfate de cuivre et cuivre, le sulfate, pourvu que ce soit toujours un sel de cuivre, en le remplaçantpar l'acétate, le protochlorure, le nitrate ou le sulfate ammoniacal, on a les mêmes forces électromotrices, sauf en ce qui ooncernele nitrate, qui donne un résultat variable, probablement à cause de l'action de l'acide nitrique sur le mercure. Un autre fait curieux, c'est que la proportion de ziac dans l'amalgame liquide ne parait point affecter non plus la force électromotrice du couple; seulement l'action dure moins longtemps. Au fond c'est un résultat tout à fait semblable à celui qui nous a montré que l'influence sur la force électromo- Irice de l'étendue de la surface de contact entre les métaux du couple et le liquide dont il est chargé, est tout à fait nulle. La quantité de zinc dissoute dans l'amalgame détermine le nombre de points de la surface de cet amalgame susceptibles d'être attaqués par le liquide ; elle produit donc, en variant, le même effetqu'uneaugmentation ou une diminution dans la surface du même amalgame, c'est-à-dire un effet nul sur la force électromotrice. Celle-ci n'étant en effet que la propriété du courant qui la possède de surmonter une résistance donnée, elle doit être la même pour chaque point ou chaque molécule de la surface attaquée ; quant à la quantité absolue d'électricité qui passe, il est clair qu'elle varie avec le nombre des points attaqués, mais ce n'est pas elle que nous mesurons ici.

La plus grande force électromotrice que puisse avoir un couple voltaïque composé de deux métaux et d'un liquide interposé, est obtenue quand le liquide est une dissolution d'un sel ayant pour base le métal négatif. En effet, de cette manière on évite sur ce métal le dépôt de matières hétérogènes qui, en le polarisant, réduisent notablement la force électromotrice. Ainsi, en remplaçant dans le couple, amalgame de zinc, sulfate de cuivre et cuivre, le sulfate par de l'acide sulfurique étendu, on n'a plus que 20 tours du rhéostat au lieu de 30, pour l'expression de la force électromotrice. De même si on remplace,

daos un couple, zinc amalgamé, chlorure de platine et platine, le chlorure par de Facide sulfurique étendu, on n'a plus que 27 tours au lieu de 40. Voici, du reste , un tableau des forces électromotrices de différents couples :

Amalgame de zinc, acide sulfurique étendu, cuivre. . . 20 tours.

— de zinc, acide sulfurique étendu, platine. . . Î7

— de ïinc, sulfate de cuivre, cuivre 30

— de zinc, chlorure de platine, platine. ... 40

— de zinc, acide sulfurique étendu, peroxyde

de manganèse 54

— de zinc, acide sulfurique étendu, peroxyde de

plomb . 68

— de potassium, sulfate de zinc, zinc. ... 29

— de potassium, sulfate de cuivre, cuivre. . . o9

— de potassium, chlorure de platine, platine. . 69

— de potassium, acide sulfurique étendu, per-

oxyde de manganèse 84

— de potassium, acide sulfurique étendu, per-

oxyde de plomb 98

Un point important pour la théorie de la pile, que M. Wheatstone a pu vérifier, au moyen de sa méthode, c'est que si Ton prend trois métaux dans leur ordre électromoteur, la force électromotrice d'un couple formé de deux métaux extrêmes est équivalente à la somme des forces électromotrices des deux couples formés des métaux consécutifs. Ainsi avec :

Amalgame de potassium, sulfate de zinc, amalgame de zinc. 29 tours.

— de zinc, sulfate de cuivre, cuivre 30

■— de potassium, sulfate de cuivre, cuivi*e. ... 59

— de potassium, sulfate de zittc,amalgame de zinc. 29

— de zinc, chlorure de platine, platine 40

— de potassium,chlorure de platine, platine. . . 69

Dans les deux exemples, la force électromotrice déduite du raisonnement s'est trouvée être exactement équivalente à celle fournie par l'expérience.

732 SOURCES DE L*ÉtEGTRlGITÉ.

RemarquoDSy en passant, la grande force éleciromotrice du potassium ainsi que celle du sodium qui n*est guère moindre, ce qui tient à leur puissante affinité pour l'oxygène et à la facilité avec laquelle par conséquent ils décomposent l'eau *.

Une sixième méthode , sous le nom de méthode d'oppositioiiy a été proposée par M.' Jules Regnault pour la détermination des forces électromotrices; elle a été également employée par M. Gaugain. Elle est basée sur ce principe démontré par l'expérience, que si deux couples composés des mêmes éléments solides et liquides sont opposés l'un à l'autre, c'est-à-dire sont disposés de manière que, lorsqu'ils forment un circuit, l'élément positif du premier soit uni à l'élément positif du second, et que leurs deux éléments négatifs communiquent de même, il n'y a pas le moindre courant dans le système. Mais si les deux couples diffèrent, il y a circulation d'un courant dans le circuit, et la direction de ce courant est déterminée par celle du courant qui provient du couple dont la force électromotrice est la plus grande. M. Faraday, dans ses recherches sur l'origine chimique de l'électricité voltaïque, cite un grand nombre d'expériences qui établissent ce principe. La manière la plus naturelle de l'interpréter est d'admettre que dans le premier cas l'équilibre provient de ce que les forces électromotrices opposées sont égales; alors, en effet, la tendance à la polarisation

^ M. Goodmann a trouvé que la manière la plus convenable d*emplo;er le potassium dans la formation d*un couple voltaïque, consiste à le placer an fond d'un tube fermé par une membrane, et à mettre cette membrane en contact par sa partie inférieure avec la surface de l'eau acidulée qui recouvre une lame de platine horizontale. Une goutte de mercure placée sur la membrane sert à tenir constamment amalgamée la surface de potassium exposée à l'action de Teau acidulée ; et de Thuile de naphte dont le tube est rempli, le préserve dans tout le reste de sa surface de Taction oxydante de l'air. Un Ûl de cuivre implanté dans le morceau de potassium permet de fermer le circuit. Si l'on remplace par une solution de sulfate de cuivre celle d'acide sulfurique , le courant est plus constant, mais plus faible. Un couple ainsi construit décompose avec force l'eau acidulée placée dans un voltamètre à flls de platine ; 12 rangées de séries donnant presque autant de tension que les 3520 couples à eau de Gassiot et les 100 de Grove, pourvu qu'ils soient bien isolés ; un seul produit une légère divergeoca des feuilles d'or de rélectroscope. Suivant Henrlci, l'amalgame de sodium a une force électromotricc presque aussi grande que celui de potassium.

de toutes les parties du circuit aussi bien solides que liquides s'exerçant exactement avec la même puissance, mais dans deux directions opposées» Teffet en doit être nul. C*est comme si les deux couples de la figure 309, page 627, étaient disposés de manière que le zinc du premier communiquât avec le zinc et non avec le platine du second; leur force électromotrice, au lieu de devenir double, deviendrait nulle. Dans le second cas, les forces électromotrices étant inégales, Tintensilé du courant doit être proportionnelle à la différence des forces électromotrices des deux couples. Quant aux résistances que le courant doit surmonter, elles sont les mêmes, de quelque manière que les

couples soient disposés, de sorte qu'on a i = — ^—,, - et - étant

les intensités respectives des courants des deux couples qu'on

oppose. Si l'opposition des deux couples annule le courant,

c'est-à-dire rend i égal à 0, on doit en conclure nécessairement

que e' = 6.

Le même raisonnement s'applique aux couples en série qui

constituent les piles. Ainsi on a I = ^ , p, , n étant le nom-

bre des couples de la première pile, e la force électromotrice de chacun d'eux, etRla somme de leur résistance, n', e' etR' étant les valeurs correspondantes pour la seconde pile. Si I est nul, on a n c = n' e', et si en fait ^'= 1 , c'est-à-dire si l'on prend pour unité la force électromotrice du couple le plus faible, on a, en supposant également n=l , 6=7i', c'est-à-dire que la force électromotrice du couple le plus fort est égal à n' fois la force électromotrice qu'on a prise pour unité, n' étant le nombre des couples les plus faibles qui font équilibre au couple unique le plus fort *. Le raisonnement que nous venons de faire est basé sur le principe que nous avons démontré par l'expérience, savoir, que la force électromotrice est proportionnelle dans un

> n noas semble qu'il peut arriver souvent que n ne soit pas égal à 1 , quoique plus petit que ri \ alors, quand on a trouvé le nombre des couples de chaque espèce quUl faut mettre en série, pour que leur opposition produise l'équilibre, on

a nessn', d*où c=. — .

734 SOURCES DE L*ÉUCTBIGITÉ.

circuit composé de plusieurs oouples, au nombre de ces couples disposés en série. Il est également exact, que les courants ne circulent pas quand les forces électromotrices sont égales, ou qu'ils circulent simultanément, mais en sens contraire, de manière à s'annuler dans leur circuit commun, comme nous l'avons supposé dans le § 1 de ce chapitre; supposition du reste que l'analyse des phénomènes nous a fait abandonner pour admettre celle que nous venons d'énoncer la première.

Avant de parler des applications que M. J. Regnault a faites de sa méthode à la détermination de la force électromotrice de quelques combinaisons voltalques, il est important de fixer un instant notre attention sur un point qui ne nous a pas encore occupés, c'est le choix d'une unité à laquelle on puisse rapporter ou comparer les diverses forces électromolrices. Cette unité doit être une force électromotrice. M. J. Regnault prend pour cette unité la force électromotrice d'un couple thermo-électrique bismuth et cuivre, pour une diflférence de 0** à 100° entre les soudures. Puis faisant usage d'une série thermo-électrique composée de 60 couples semblables, en ayant soin que les soudures du rang pair et du rang impair demeurent à des températures sensiblement fixes pendant la durée des expériences, il cherche combien il faut employer de ces couples pour faire équilibre à un couple dont il veut déterminer la force électromolrice. C'est ainsi qu'il trouve que le courant d'un couple zinc dans sulfate de zinc et cadmium dans sulfate de cadmium, est équilibré par le courant thermo-électrique de 55 couples bismuth et cuivre, dont les soudures présentent les différences de 0 à 100*". Mais ce couple étant l'un de ceux dont la force électromotrice est la plus faible, il faudrait multiplier pourries autres dans une proportion énorme le nombre des couples thermo-électriques. Aussi M. J. Regnault propose-t-il de prendre pour couple auxiliaire celui de zinc-cadmium, les deux métaux plongeant dans leurs sulfates respectifs, qui est doué d'une constance remarquable; c'est à lui qu'on compare les autres, en se rappelant que sa force électroniotrice est égale à 55 fois celle qui est prise pour unité.

M. Wheatstone avait également déterminé par sa méthode

le rapport qui existe entre la force électromolrice d*uo couple thermo - électrique , bismuth et cuivre, dont les soudures étaient respectivement aux températures de 0** lOO* et celle du couple, amalgame de zinc, sulfate de cuivre et cuivre; et il avait trouvé que tandis qu'il fallait pour ramener la déviation de l'aiguille avec le premier de 10** à S** ', seulement 8 tours de rhéostat, il en fallait 757 avec le second; ce qui établit entre les deux forces électromotrices le rapport de 1 à 94, 6. M. Feuillet, par une méthode toute différente dont nous parlerons dans l'instant, avait trouvé le rapport de 1 à 94. M. J. Regnault a trouvé un rapport bien différent, savoir, celui de 1 à 153 ; ce qu'il attribue à ce que, dans le couple de M.Wheatstone, une différence dans la nature du diaphragme poreux, qu'il est difficile d'avoir identique, peut modifier considérablement la force électromotrice , ainsi que le lui a démontré la comparaison expérimentale qu'il a faite entre un couple Daniell dont le diaphragme était de porcelaine dégourdie et un couple Wheatstone à diaphragmes de natures diverses^. Du reste, cette influence de la nature du diaphragme poreux sur la force électromotrice n'est plus sensible dans les piles à deux liquides, ainsi que l'a encore constaté M. J. Regnault, avec deux couples différents, l'un zinc-cadmium avec sulfate de zinc et sulfate de cadmium; l'autre de Daniell zinc-cuivre avec sulfate de zinc et sulfate de cuivre ; il a toujours trouvé que la force électromolrice du premier était égale à 55 fois celle du couple thermoélectrique, prise pour unité, et celle du second à 175 fois cette unité , quel que fût le diaphragme employé dans deux

* Le coorant thermo-ëlectrlque était trop faible pour faire dévier Taiguille du galvanomètre de 45^ à 40^ comme dans les expériences précédentes ; il a fallu, dans la comparaison de ce courant avec celui dn couple hydro-électrique, avoir lecourB à la déviation de \0^ k b^ seulement.

* La différence des deux forces électromotrices était déduite de l'opposition des deux couples; elle s'est trouvée de 3 unités en faveur du couple Daniell, quand les deux couples avaient l'un et l'autre un diaphragme de porcelaine dégourdie, mais elle a été successivement de 26, de 44 et de 103 en faveur du couple Wheatstone, quand les diaphragmes de ce dernier ont été de terre de pipe, de baudruche et de hêtre.

736 SOURCES DE l'électricité.

des couples, porcelaine dégotrdie, terre de pipe, baudruche

et différentes espèces de bois.

Quant à Tunité choisie par M. J. Regnault, qui est la même que M. Pouillet avait également adoptée, elle me parait présenter deux inconvénients : le premier de ne pas pouvoir être toujours retrouvée exactement la même *; l'autre d'être prise dans une force électromotrice d'une espèce ti'op différente quant à son intensité et à son origine, de celle des couples hydro-électriques. Il nous semble qu'il serait préférable d'adopter pour ces derniers une unité prise parmi les forces électromolrices des couples hydro-électriques , en choisissant l'un de ceux qui donnent le courant le plus constant. Au reste, M. J. Regnault Ta bien senti, car c'est finalement à la force électromotrice du couple zinc-cadmium, sulfate de zinc et sulfate de cadmium, qu'il a comparé celle de divers couples hydro-électriques.

M. J. Regnault a confirmé, pour le potassium et pour le zinc, en se servant de sa méthode, le fait signalé par M. Wheatstone, que la proportion du métal positif contenu dans l'amalgame liquide ne parait point affecter la force électromotrice d'un couple vollaïque dont il fait partie. Ainsi il a trouvé la force électromotrice d'un couple amalgame de zinc- cuivre chargé avec sulfate de zinc et sulfate de cuivre, égale à 178 de ces unités , qu'il y eût tô , tJ;? ou -j^ de zinc dissous dans le mercure. De même il a trouvé celte force égale à 416, qu'il y eût rn> ou 7^ de potassium dissous dans le mercure, avec un couple amalgame liquide de potassium et platine» chargé avec chlorure de sodium et chlorure de platine. Le résultat est, entre certaines limites, le même en ce qui concerne le degré de la dissolution dans laquelle plonge le métal positif. M. Regnault a trouvé que ce degré peut varier depuis 1 jusqu'à Y^ , sans que la force électromotrice de la combinaison vollaïque en soit sensiblement troublée. Il ne faut pas perdre

^ M. J. Regnault a reconnu cet inconvénient ; aussi 8*e&t-il occupé de rechercher les moyens de donner aux courants produits par un plus ou un moins grand nombre de couples thermo-électriques consécuUfs, toute la constance possible ; mais nous ne sommes pas con?alncu qu*l1 y ait réussi.

de Yue^ dans ce cas comme dans celui de l'amalgame de zinc, qu'il ne s'agit pas ici de la quantité d*électricité produite dans un temps donné, mais de la faculté de cette électricité de surmonter une certaine résistance.

M. J. Regnauld , qui, comme M. Wheatstone» a appliqué sa méthode à la détermination des forces électromotrices de quelques combinaisons voltalques, a trouvé en général dans le petit nombre de cas qu'il a étudiés, que la force électromotrice ne change pas très -sensiblement dans un couple de deux métaux qui plongent chacun dans une dissolution saline, avec la nature de cette dissolution, pourvu qu'elle ait pour base le métal même qui y est immergé. Cependant il y a bien des exceptions à cette loi, qui ne semble être passablement exacte que lorsque les métaux qui forment le couple sont très-éloignés l'un de l'autre dans la série électromotrice, tels que zinc et cuivre ou zinc et platine.

Nous avons vu plus haut que M. PoggendorfiF avait proposé une méthode en vue du cas des couples à force non constante, afin de pouvoir se mettre à l'abri de l'influence de la polarisation du métal négatif, qui occasionne une altération si prompte dans la force électromotrice de ces couples. Mais un grand nombre de physiciens ont cherché à apprécier directement cette influence en déterminant la force électromotrice des couples formés par des métaux polarisés, c'est-à-dire par des métaux dont la surface est recouverte de ces dépôts minces qui leur impriment la polarité secondaire.

Wheatstone, dans son travail sur les forces électromotrices, avait fait une remarque importante à ce sujet, savoir que la force électromotrice, contraire à celle d'un circuit voltaïque, qui natt de l'interposition dans ce circuit d'un voltamètre à électrodes de platine, chargé avec une dissolution d'acide sulfurique, est constante, c*est-à-dire est la même, quelle que soit la force du courant. Pour obtenir ce résultat, Wheatstone a placé le même voltamètre successivement dans quatre circuits composés de 3, de 4, de 5 et de 6 de ses couples, et il a déterminé dans chacun la force électromotrice sans et avec le voltamètre; puis, retranchant le nombre de tours qui exprimait la seconde n. 47

738 SO€RCSS DE i'ÉLBCTRIGITÉ.

de celui qui exprimait la première, il a obtenu une différence toujours la pâme, qui était réimpression de la force électromotrice contraire exercée par les électrodes du toltamètre. Yoîd le tableau des expériences :

3 couptef 90 Si 69

4 couplet iW ^ 70

5 couples 150 79 71

6 couples 180 109 71

Moyenne. . 70

Ainsi y la force électromotrice due à la polarisation des électrodes de platine du voltamètre peut être regardée sensiblement comme constante et égale à 70, ce qui fait qu'elle est à celle d'un seul couple comme 70 est à 30, ou comme 7 est à 3, et ce qui établit entre ces deux forces le rapport de 2,33 à f . Yoilà pourquoi il faut au moins 3 couples, constituant une combinaison \oltaïque d'une force électromotrice de 90, pour décomposer l'eau avec le voltamètre.

M. Svanberg, après avoir trouvé, avec une pile de Daniell, à peu près le même rapport, savoir, celui de 2,20, au lieu de 2,33, entre la force électromotrice des électrodes polarisés P et celle d'un couple E, s'est assuré qu'il n'y a de polarisation que sur la surface sur laquelle le gaz se dégage. Il opérait comme Wheatstone avec un rhéostat. Il a d'abord placé dans le circuit de trois couples de Daniell, à la place du voltamètre, un couple cuivre-platine, le cuivre plongeant dans une dissolution de sulfate de cuivre, et le platine dans une dissolution d'acide sulfùrique, le dernier servant d'électrode positif. En supposant que lui seul soit polarisé, et en appelant p cette force de polarisation , et ^ la force électromotrice du couple même cuivre-platine qui agit en sens contraire de celle de la pile, E étant celle d'un des couples de Daniell, on a :

Si Ton introduit maintenant dans le circuit de quatre couples

ÉLECTBICITK VlflOinTE PAR LES ACTIONS CHIMIQUES. 739

de Daniell le couple cuivre-platine, de façon que le cuivre soit Vélectrode positif, çt le platine le négatif recevant Thydrogène» on trouve par expérience, en remarquant qu'ici la force éleclromotrice du couple euivre«platine doit être ajoutée, au lieu d*étre retrandiée, et en appelant fl la force de priarisation du platine négatif :

Mais 3 E=42,79 par expérience, d'où E =14,26, et par conséquent 4 E= 57,05; ce qui donne :

p^e^ ÎA,78 j>' — c = 7,02

d'oùp+l» » 3I,S0 Et ?-^t^ = 2,16

p Mais on avait tnmvé -=2,10; donc 0Bap4'P''»P

Le résultat nous montre donc qu'il n'y a de polarisation que sur l'électrode où se dégage le gaz^ que par conséquent dans le premier cas il n'y en a pas sur le cuivre qui, servant d'électrode négatif dans le sulfate de cuivre, se recouvre simplement de cuivre revivifié, el qu'il n'y en a pas non plus dans le second cas où le cuivre servant d'électrode positif dans l'acide sulfurique étendu, s'oxyde et se dissout. La lame de platine est donc la seule polarisée dans les deux cas; dans le premier^ par l'oxygène qui lui donne une force de polarisation p = 20,03, et dans le second, par l'hydrogène qui lui en donne une p' = 11,77 •.

M. Svanberg a cherché à déterminer la force de polarisation de l'hydrogène, quand il se dégage sur le cuivre, mais il a trouvé qu'elle était très-variable avec le degré de poli de la

* On ponfTalt être Borpris de voir la force polarisante de Toxygène supérieure à celle de l'hydrogène, contrairement à ce que Grove avait troavé avec sa pite à gax; mais il faut remarquer qn^cf Toxygène provient de la décomposition de i'eau, et qn'il est oxoné.

740 BOUBCES DE l'ÉLEGTRICITÉ.

surface du métal. Ainsi elle n*était que 1,96 quand la surface du cuivre était granuleuse, et de 12 quand cette surface éiait parfaitement polie, c'est-à-dire égale à la force polarisante do l'hydrogène sur une surface polie de platine.

BIM. Lenz et Saweljev, dans un travail considérable sur la force électromotrice développée par la polarisation des lames des électrodes, ont généralisé le résultat de Svanberg, et ils sont parvenus aux lois suivantes : l"" la polarisation des lames qui servent d'électrodes n'a lieu qu'autant qu'il se dégage des gaz sur leur surface; T la polarisation qui résulte de la décomposition d'un liquide entre deux électrodes est la somme de la polarisation produite sur chaque électrode; 3* la polarisation et les forces électromotrices dans chaque auge du circuit où il y a décomposition, se somment, algébriquement parlant, c'est-à-dire chacune avec son signe dépendant du sens dans lequel elle agit; ¥ on peut ordonner toutes les diverses combinaisons d'un métal avec un liquide, sous le rapport de leurs forces électromotrices, en une série dans laquelle chacune soit positive par rapport à celle qui la précède, et les forces électromotrices résultantes pouvant être exprimées par des nombres tels que ceux qui résulteraient de la réunion de deux combinaisons quelconques, sont représentées par la différence des deux nombres correspondants; 5"" à la démonstration expérimentale de ces quatre lois sont joints deux tableaux dont l'un donne les valeurs des polarités secondaires de quelques métaux dans l'oxygène et l'hydrogène, et l'autre celui des forces électromolrices de différents métaux dans leur contact avec divers liquides, en éliminant l'élément contraire de la polarisation. Dans ces deux tableaux l'unité est tout à fait arbitraire, puisqu'elle dépend de l'instrument particulier qui a servi aux déterminations; mais comme il ne s'agit que de rapports, c'est sans inconvénient ^

^ L^uDlté du couraDt était celle qui déviait de \^ raiguille du galyanométre; l'unité de résistance, celle de 1 tour de rhéostat ; Tunlté de force électromotrke, colle qui produisait avec la résistance I, le courant 1.

iLEGTRIGITÉ PRODUITE PAR LES ACTIONS CHIMIQUES. 741