DIAMÈTRE

TEMPÉRATURE

des fils.

pour un courant de IB**.

pour un courant de 30**.

Les résultats précédents montrent que ]e rapport de l'intensité du courant à la température est terque, pour un courant double ou un diamètre moitié moindre, la température est triple. Cette loi a lieu dans un conducteur homogène ; mais quand on fait passer le courant dans des circuits formés de plusieurs métaux, on reconnaît que la température varie selon le sens du courant pour la plupart d'entre eux, la plus grande élévation de température ayant lieu lorsque Telectricité négative passe d'un meilleur conducteur dans un moins bon, du cuivre au fer, par exemple, au zinc, au plomb, etc. : le contraire a lieu avec le courant positif et dans ce dernier cas, le fait est remarquable.

Les métaux qui cristallisent facilement, tels que le bismuth , l'an-

CHÂLEUB. 507

timoine, et probablement Farsenic, produisent un abaissement de température notable à l'une des soudures. Ce fait est une anomalie, car il y a toujours élévation de température quand le courant passe d'un Conducteur dans un autre ; mais hâtons-nous de dire que cet effet ne se manifeste pas au delà d*une certaine intensité de coûtant. Voici de quelle manière M. Peltier a mis ce fait en évidence :

Ayant soudé une lame de bismuth entre deux lames de cuivre , et fermé le circuit, il y fit passer un courant dont il augmentait successivement Tintensité, et obtint, à la soudure par laquelle en. trait le courant négatif, les résultats suivants :

Le courant étant de :

15° a donné la température de — 2^,5

Par conséquent, il y a eu abaissement de température à la soudure, tant que l'intensité du courant n*était pas égale à 30^.

M. Peltier a, de plus , obtenu à la soudure par laquelle entrait le courant positif une température de 10^ à 50^ galvanométriques. On conçoit qu'entre l'élévation de la température à un bout et un abaissement à l'autre, il y a un 0 qui avance ou rétrograde, selon que l'on s'approche ou s'éloigne du maximum d'effets. En augmentant l'intensité du courant ,1e 0 rétrograde jusqu'à la soudure négative; puis il y a élévation de température, laquelle est toujours inférieure à celle de l'autre soudure. Le même physicien a cherché également ce qui se passe avec des barreaux de bismuth et d'antimoine ; mais auparavant il a essayé chacun de ces barreaux, comme précédemment, en le plaçant entre deux lames de cuivre.

Lame de bismuth soudée entre deux lames de cuivre.

Températnra.

Soudure par laquelle entre le courant positif +30®

A l'autre soudure. — 10*

Lame d* antimoine placée entre deux lames de cuivre.

A la soudure positive — 5®

A la soudure négative +10®

Les deux lames de bismuth et d'antimoine ayant été soudées ensemble, on a obtenu à la même soudure, avec le même courant

positif, cheminant du bismuth à l'antimoine — 37^

Avec le courant négatif + 46**

508 TBÀITB DE PHYSIQUE.

Ce refroidissement , produit par le passage d'un courant de faible intensité, du bismutli à l'antimoine , est reconnu au moyen du thermoscope T, flg. 19, pi. VI, en disposant les fils dç communication de manière que le courant positif passe du bismuth à l*antimoine dans une des soudures A', A", et de Tantimoine au bismuth dans l'autre; dans ce cas l'index marche du côté refroidi.

Nous ferons remarquer, à l'égard de l'abaissement de température, qui a lieu lorsque l'antimoine est positif, c'est-à-dire lorsqu'il se trouve dans le même état électrique que celui qu'il prend quand on le frotte contre le bismuth, ou bien lorsqu'on élève la température des points de jonction, bismuth et antimoine , de deux barreaux soudés par un de leurs bouts, nous ferons remarquer, disons-nous, qu'en faisant passer un courant positif de faible intensité du bismuth à l'antimoine, on fait naître les états électriques naturels des deux métaux, et dans ce cas, il devrait y avoir élévation de température, ce qui n'est pas ; il y a donc là un phénomène que nous ne connaissons pas. Nous ne devons pas oublier de mentionner plusieurs observations qui ne sont pas sansimpoilance. Il y a toujours élévation de température aux points de jonction de deux métaux , quelque faible que soit Tintensité du courant, quand l'électricité trouve sur son passage un obstacle ou une solution de continuité qu'elle ne peut franchir sans perdre une portion de son intensité. Ainsi, au contact de deux fils de cuivre , de deux lames de bismuth , il y a toujours production de chaleur tant que les fils ne sont pas soudés; on trouve constamment une légère différence en faveur du courant négatif. Ce fait rentre dans le principe connu, savoir, que l'électricité positive a plus d'aptitude pour vaincre l'inertie des mauvais conducteurs que l'autre électricité; dès lors, elle doit , en général , produire une élévation de température moindre que l'électricité négative.

M. de la Rive s'est occupé de rechercher les effets calorifiques produits par le passage de courants peu intenses dans des circuits métalliques , en se servant du thermomètre de Bréguet, auquel il a fait de légères modifications ; l'hélice faisait partie d'un circuit parcouru par un courant. Il s'est attaché particulièrement à chercher quelle pouvait être, sur cet appareil, l'influence d'un ou plusieurs diaphragmes placés dans un liquide au travers duquel passait le courant qui parcourait le fil du multiplicateur. Voici les résultats obtenus, en faisant traverser au courant successivement le multiplicateur magnétique, le multiplicateur calorifique et de l'acide nitrique dans lequel se trouvaient des lames de platine. Le courant provenait d'une pile de huit couples ayant chacun 0™,21 10 c. carrés de surface.

GHALEUB. 509

GalT«QomAlres

Lames. magnétique. calorifiqae.

Ces résultats montrent combien la vitesse du courant est une condition nécessaire au dégagement de la chaleur, quand ce courant rencontre de la résistance. L'influence de cette vitesse est telle , suivant M. de la Rive, qu'il parait que la quantité d'électricité ne peut la compenser, puisque , avec une pile composée d'éléments de 0'°,45 c. carrés de surface , les effets calorifiques diminuent quand on emploie plus de dix ou douze couples.

Quels sont les phénomènes de chaleur produits dans les liquides par le passage d'un courant? Voici les expériences qui ont été faites à ce sujet : M. OErsted y ayant plongé des thermomètres dans de Teau où se trouvaient deux lames de platine communiquant à une pile voltaîque, trouva que le thermomètre placé près du conducteur positif indiquait 20^,5, tandis que celui qui se trouvait près du conducteur négatif marquait 18^, et un troisième placé au milieu, 23^.

Ne peut-on pas attribuer la différence qui existe entre la chaleur dégagée au pôle positif et au pôle négatif à ce que les gaz, en se dégageant, ne reprennent pas la même quantité de chaleur? Du côté négatif y il y a deux volumes d'hydrogène pour un volume d'oxygène au pôle positif; or, nous savons que la chaleur spécifique de l'hydrogène est égale à 0,296 , et celle de l'oxygène à 0,2361 : il en résulte que les deux volumes du premier gaz doivent absorber plus de chaleur que le volume du second. Il n'est donc pas étonnant que la partie du liquide contiguë au conducteur négatif accuse une température moins élevée que la partie du liquide en contact avec le conducteur positif.

Passons aux effets produits par des courants plus énergiques.

Davy a observé que la décharge d'une batterie à larges plaques , en pleine activité , qui traverse un fil à» fer de 0°',650 de longueur sur 0"»™,3 de diamètre, plongeant dans l'eau, acquiert une température suffisante pour la faire entrer en ébullition. On peut également employer ce moyeu, comme nous le verrons ci-après, pour mesurer la quantité de chaleur produite dans un temps donné, par le passage de rélectricité dans un conducteur métallique.

610 TBAITÂ DB PHYSIQUB.

En fixant des morceaux de charbon bien recuit aux deux extrémités des deux conducteurs de la pile, on en vit jaillir dans l'eau de vives étincelles; les deux bouts du charbon parurent d'un rouge blanc pendant quelque temps ; il y avait un dégagement abondant de gaz, lequel était accompagné d*un bruit semblable à celui d'un liquide en ébullition. Les effets furent semblables en substituant à l'eau des huiles volatiles, de Téther, de l'alcool.

L'ignition du charbon provenait probablement de ce que, pendant son contact avec le liquide, il était entouré de globules de gaz qui empêchaient la chaleur dégagée de se répandre dans le liquide ^vironnant

Davy a recherché si la chaleur dégagée dans les recompositioos chimiques n'était pas due aussi au jeu des forces électriques. A cet effet, ayant placé dans le circuit d*une petite batterie de 100 paires de disques, deux cônes d'or remplis d'eau distillée, communiquant par une mèche d'asbeste, il plongea un thermomètre successivement dans chacun des liquides, puis ajouta à l'eau du cône positif une goutte de solution de sulfate de potasse : la décomposition commença aussitiyt et fut suivie d'une élévation de température qui devint suffisante pour faire entrer l'eau en ébullition en moins de deux minutes. Avec une solution de nitrate d'ammoniaque, la chaleur dégagée s'éleva tellement qu'elle évapora entièrement l'eau eu trois ou quatre minutes, avec un bruit semblable à une explosion ; une certaine quantité de lessive de potasse introduite dans les cônes avec de l'acide sulfurique concentré ne produisit que de faibles effets calorifiques. Ces faits mettent en évidence Finfluenee de la décomposition électro-chimique du liquide sur les effets calorifiques. La chaleur serait donc produite ici, en partie, par la neutralisation des deux électricités devenues libres par l'effet de la décomposition.

L'expérience suivante tend encore àprouver que la chaleur est formée de la réunion des deux électricités. Davy, voulant voir jusqu'à quel point pouvaient aller les effets de chaleur produits par une forte pile, opéra avec celle de l'Institution royale de Londres, formée de deux mille couples. Son appareil se composait d'un ballon muni de deux boites à cuir, dans lesquelles passaient deux fortes tiges pouvant s'approcher ou s'éloigner à volonté ; à chaque extrémité des tiges était fixé un petit cône de charbon bien recuit et éteint dans le mercure, pour qu'il fût meilleur conducteur. Les sommets des deux cônes ayant été placés à une faible distance l'un de l'autre, on mit les deux tiges en communication avec les pôles de la pile. La décharge électrique franchit l'intervalle qui séparait les deux sonmiets; il en résulta un jet de lu-

CHÀLBUB. (Il

mière dont l'éclat était supérieur à toutes les lumières qu'on pourrait produire, et la chaleur fut si intense que le charl)on et la plombagine furent volatilisés. Les deux pointes de charbon étaient placées de manière à ce que Ton pût les tenir éloignées jusqu'^ une distance d^ 0°>,108, sans que le jet de lumière fût interrompu. En faisant l'expérience dana le vide, les effets calorifiques et lumineux durèrent pendant plusieurs heures de suite, sans que le poids du charbon tàt sensiblement diminué. Les substances les plus réfractaires, telles que le quartZy la magnésie, la chaux, le saphir, soumises à cette chaleur énorme, entrèrent facilement en fusion.

Le docteur Hare, avec un appareil de quatre-vingts couples en hélice, auquel il a donné le nom de déflagrateur, a obtenu des effets de chaleur non moins étonnants. Ayantplacéde la plombagine au pôle négatif et du charbon bien préparé au pôle positif, il mit en contact ces deux substances : l'étincelle fut très-vive, et l'on distinguait facilement les globules de plombagine en fusion au milieu de l'igpitiOQ. Aucun globule n'apparaissait dans l'endroit de la plombagine où se trouvait le foyer de chaleur; il y avait seulement une excavation hémisphérique, et la plombagine avait Tapparence d'une scorie. Au pôle positif le charbon s'allongeait vers la plombagine, et la matière noire qui s'y accumulait présentait tout à fait l'état de fusion : tout semblait &ire croire qu'elle était transformée en vapeur : l'extrémité du charbon était recouverte de nombreux globules de matière vitreuse ; les plus éloignés du foyer avaient une couleur noire , d'autres étaient colorés en brun, en jaune, et d'autres étaient limpides comme le flintglass, et ressemblaient à l'hy alite. Ces globules, qui pouvaient ré^ster à une forte pression sans être brisés, rayaient le verre à vitre et le flintglass. .

Avec une pile de grandeur moyenne, telle qu'une pile à )a WoUaston, de dix couples, on peut obtenir des effets considérables de chaleur ou de lumière, en expérimentant avec un morceau de charbon bien cuit et éteint dans le mercure, en communication avec une des extrémités de la pile et un fil de platine en relation avec l'autre extrémité ; à l'instant où l'on touche le charbon avec le fil, en exerçant une pression, il s'opère un dégagement de lumière que l'œil a pdne à supporter. La chaleur est si intense, que le bout d'un fil de platine d'un demi-millimètre de diamètre fond comme du plomb.

On peut utiliser la chaleur dégagée par le passage de courants énergiques dans des fils métalliques, mais non d'une intensité aussi grande que celle des courants produits par Davy et le docteur IJarre , pour opérer diverses réactions chimiques : noua avons fait usage, i flet

effet, d'une plie à courant constant dont nous donnerons ultérieurement la description, et qui est composée de douze couples, formés cliacun de deux éléments cuivre, zinc, ayant 42 centimètres de hauteur sur 3 1 de largeur. Voici le mode d'expérimentation employé : Un fil de platine d'un demi-mill. à un mill. de diamètre, dans lequel on fait passer un courant énergique, devient incandescent dans une certaine portion de sa longueur. Mais si, au lieu 'd'un fil droit, on se sert d'un fil enroulé en spirale dans sa partie moyenne, et dont les spires vont en diminuant, de manière à former un cône dont les circonvolutions ne se touchent pas, ou bien qu'on l'enroule en hélice, la chaleur se concentre dans un espace très-restreint, et si elle est poussée jusqu'au rouge blanc on a , dans l'espace circonscrit, une température excessivement élevée, capable de fondre souvent les substances les plus réfractaires. La spirale est destinée à recevoir de petits creusets ; l'hélice, des capsules ou de petites coupelles. Les creusets, suivant les effets que l'on veut produire, sont en métal, en porcelaine, en argile réfractaire, et, en général, à minces parois ; on peut se servir également de creusets en charbon, et il en résulte alors une chaleur excessive par l'action combinée de la combustion du charbon et da passage de l'électricité dans le fil. La cendre provenant de cette combustion se fond avec le flux, et forme une enveloppe vitreuse mince, qui entoure les spires du fil. Quand cette enveloppe n'est pas suffisamment épaisse , le bouton métallique se combine avec le platine. Pour augmenter la température ^ on place sous la spirale ou l'hélice une lampe à alcool dont la flamme enveloppe le creuset. La chaleur devient alors si intense qu'elle fond quelquefois des fils de platine d'un assez gros diamètre; mais on dispose tellement l'appareil, que l'on puisse à volonté éloigner ou approcher la flamme, et régler ainsi la température. Avec un peu d'habitude, on est averti par la radiation lumineuse si l'on est près ou non du point de fusion du fil.

Pour coupeller on se sert de coupelles plates en cendres d'os, et on insuffle de l'air sur le bain métallique. On a fondu ainsi et coupelle quelques décigrammes d'un minerai d'or, dont la teneur était de 0,00002 ; le bouton de retour était visible.

Ce mode d'expérimentation a l'avantage de pouvoir opérer des phénomènes de fusion dans plusieurs milieux, car il suffit de placer la spirale ou l'hélice dans une cloche renfermant le gaz que l'on veut faire réagir sur les substances soumises à l'action de la chaleur.

M. Wartmann (Annal, de l'électricité y n** 1, page 74) a voulu traiter la question relative à réchauffement des conducteurs métalliques, traversés par un courant, en s'attachant à déterminer la dla-

GHÀLEUB. 513

thermansie électrique d'un corps, c'est-à-dire, la faculté d'émettre plus ou moins de chaleur par le passage d'un courant, sans avoir égard au pouvoir conducteur des circuits et aux effets complexes de chaleur produits quand le courant traverse, outre l'hélice du thermomètre, des couples de différents métaux, dans lesquels ces derniers sont appliqués plus ou moins bien l'un sur l'autre, au lieu d'être soudés. Quoique ces recherches ne soient pas dans la direction que l'on doit suivre pour arriver aux lois qui président an dégagement de la chaleur dans les fils conducteurs traversés par un courant électrique, en raison de la résistance plus ou moins grande qu'il y éprouve, suivant son intensité; néanmoins, nous rapporterons les résultats obtenus par ce physicien, attendu qu'ils peuvent être pris quelquefois en considération dans la question qui nous occupe. Il a employé le thermomètre de Bréguet, muni de l'appendice nécessaire pour que l'hélice de ce thermomètre fût traversée par le courant. La sensibilité de son appareil était telle, que pour une différence de température égale à 1° centigrade, l'aiguille parcourait quatorze divisions du cadran. L'appareil voltaïque destiné à fournir le courant était un grand élément à la Wollaston , dont le zinc était amalgamé et le liquide acidulé. Les conducteurs polaires étaient deux très-gros barreaux de cuivre, recourbés à leur extrémité libre , de manière à pouvoir plonger chacun dans un verre rempli de mercure pur ; quatre verres semblables, remplis également de mercure, étaient placés à côté des deux premiers, sur la même ligne ; quatre lames de cuivre rouge plongeaient jusqu'au fond par un bout, tandis que l'autre bout de chaque lame, recourbé quatre fois , se terminait par une surface horizontale destinée à supporter l'un des bouts des deux barreaux mi§ en expérience ; les deux verres les plus rapprochés du thermomètre étaient en relation avec lui au moyen de barreaux de cuivre semblables aux précédents. Les deux verres avec l'appareil voltaïque communiquaient avec les deux verres placés au milieu, au moyen de semblables barreaux ; enfin les parties plongées dans le mercure avaient été décapées et amalgamées.

Pour détruire l'effet des variations d'intensité de la pile et celui d'inertie de l'hélice, on intervertissait le sens du courant. Les observations furent faites par série de cinq expériences dans chaque sens.

M. Wartmann a fait passer le couraut successivement dans deux des métaux dont les noms suivent : l'acier, l'antimoine, l'argent, le bismuth, le cadmium, le cuivre, l'étain, le fer, le laiton, le mercure, le platine, le plomb et le zinc. Les métaux étaient en cylindres, en fils ou en feuilles.

514 TBiAlTà DB THTSIQDE.

Nous rapportons dans le tableau suivant quelques-uns des résultats obtenus par M. WflitramiLi. Les litties E S indiquent les quantité^ relatives à l'entrée ou à la sortie du courant par le métal dont le nom est dans la colonne de gauche.