PYRO-ÉLECTRICITÉ — THERMO-ÉLECTRICITÉ PILES THERMO-ÉLECTRIQUES
Théophraste d'Ericée (3oo avant J. C.) découvre que la tourmaline acquiert la polarité électrique par la chaleur, mais cette découverte tomba bientôt dans Toubli, et ce n'est à proprement parler que vers le dixseptième siècle que Ton commença à étudier la pyroélectricité de la tourmaline.
Ce furent des voyageurs qui apportèrent, vers cette époque, de Tile de Ceylan, des petites pierres vertes, ayant la forme d'aiguilles prismatiques qui, par réchauffement, acquièrent la propriété d'attirer les corps légers. Les naturels du pays appelaient ces pierres Toumamal (tire-cendres) parce que, étant passées sur des cendres chaudes, elles les attirent.
De ce nom on a fait Tourmaline,
Un morceau de tourmaline chauffé est électrisé positivement à l'une de ses extrémités et négativement à
o-Éi.ECTBicirÉ
l'autre extrémité. Il en est de même pour certains minéraux comme on le verra par la suite.
Cette électricité est désignée sous le nom de pyroélectricité pour la distinguer de la thcrmo-électricitë, c'est-à-dire de l'électricité développée par la chaleur dans les corps conducteurs.
Suivant Gaugain (i865), les cristaux pyro-électriques peuvent être considérés comme des piles thermoélectriques d'une très grande résistance. L'électricité développée dans les couples thermo-électriques et hydroélectriques, aussi bien que celle qui est produite par le frottement, résulte d'une force moléculaire qui se manifeste toutes les fois que deux molécules de natures différentes sont mises en contact.
La polarité ne se manifeste qu'autant que la température est croissante ou décroissante, car, lorsqu'elle est la même dans toutes les parties, l'état électrique de chaque pôle n'existe plus et change de signe aussitôt que la température s'abaisse.
Ainsi, une tourmaline placée dans un milieu dont elle possède la température, n'est point électrique (Canton).
L'état électrique de la tourmaline peut varier de six manières.
Soit A et B les deux pôles :
1» A positif et B négatif.
a" A négatif et B positif.
3» A et B positifs.
4" A et B négatifs.
5' A positif et B non électrique.
6* A non électrique et B négatif.
I Les quantités d'électricité positive et négative dévelop-
pées dans la tourmaline sont exactement dans la même proportion (Bergmann).
Les deux pôles de la tourmaline, et en général des cristaux pyro-électriques, ont été désignés par Riess sous le nom de pôle analogue (positif quand la température s*élève, et négatif quand la température s'abaisse).
Pôle antilogue (négatif quand la température s'élève, et positif quand la température s'abaisse) .
Toutes les substances qui dérogent à la loi de symétrie jouissent, comme la tourmaline, de la propriété de s'éiectriser par élévation ou abaissement de température (Hauy).
Telles sont, par exemple :
La topaze (flosiiicate d'alumine).
La boracite (magnésie boratée).
Vaxinite (silicate de chaux et d'alumine). Le silicate de zinc naturel, etc., etc.
Parmi les composés organiques cristallisés on trouve .
Le sucre.
L'acide uvique.
Enfin, la struvi^e (phosphate ammoniaco-magnésique, provenant de la décomposition des matières animales) est également pyro-électrique.
Les effets pyro-électriques de ces substances proviennent probablement d'une dilatation ou d'une contraction qui n*est pas la môme dans toutes leurs parties.
L'axe électrique se confond généralement avec Taxe cristallographique (tourmaline, silicate de zinc, boracite, etc.); cependant il y a quelques exceptions, ainsi Taxinite, par exemple, possède deux axes d'électricité distincts des axe9 de cristalli9ation.
PYHO-ÉLECTRICITÉ 4f)r)
La prehnite présente un caractère particulier ; ses
:UK aies électriques sont tournés l'un vers l'autre, de telle manière que les pôles analogues se confondent en un seul, tandis que les antilogues sont distincts, ce qui fait que le cristal est tripolaire.
Dans les substances hexagonales ayant trois axes horizontaux d'hémimorphisme (quartz), et dans les substances cubiques appartenant au mode d'hémiedrie tétraédrique, lorsqu'il y a échauflFement ou refroidissement régulier du cristal, c'est-à-dire lorsque les dilatations sont égales par rapport aux différents axes en question, il y a compensation au point de vue P3T0électrique, et l'on n'observe aucun dégagement d'électricité. On en obtiendra, au contraire, lorsqu'une variation irréguliêre de la température ou une compression intéressant certains axesplus que d'autres produira des dilatations inégales.
Ainsi, pour ne citer qu'un exemple, la boracite, d'après Mallard, est formée de douze pyramides orthorhombiquesavcc leurs sommets au centre du solide, et présentant des axes d'hémîmorphisme qui sont parallèles aux petites diagonales des bases de ces pyramides, mais elle devient cubique à une température de aGS", et conserve cet état jusqu'à la fusion. Or, si l'on chauffe la boracite à 320*. on ne peut constater aucun indice d'électricité; lais, si on la laisse refroidir, dés qu'elle atteint la tem-
raturs de 265°, à laquelle elle cesse d'être cubique, elle dégagera de l'électricité (Fricdcl et Curie, ;883).
I Electricité des tourmalines. — Lois de Gau- Bin (i856). — 1. — Lorsqu'on réunit par leurs pôles de
i éi.ECTniQues
même nom un nombre quelconque àe tourmalines, onl obtient une batterie qui, dans des circonstances donnée»,^ développe une quantité d'électricité précisément égale à la somme des quantités que produiraient, dans les mêmes circonstances, les tourmalines associées, si elles agi»saient isolément.
11. — Quand on superpose plusieurs prismes de méttu àection, la quantité d'électricité produite par la pile qià résulte de cette superposition est simplement égale à loM quantité que fournirait l'un quelconque des prismes em-r ployés.
m. — La quantité d'électricité développée par prisme unique est proportionnelle à sa section et indéi\ pendante de sa longueur.
IV. — La qu.jntité d'électricité que développe i tourmaline, lorsque sa température s'abaisse d'u vombre de degrés déterminé, est indépendante du tempt que le refroidissement met à s'opérer.
V. — La quantité d'électricité que produit une tourvwline, lorsque sa température s'éltvc d'un nombre donné de degrés, est précisément la mime que celle qui résulterait d'un abaissement de teinpérature égal.
Lois de J. et P. Curie (i88'j) stir la pyro-â! tricité de la tourmaline et du quartz. — I. — j
quantités d'électricité dégagées au.r extrémités d'un a lors d'une déformation sont égales et de sign
II. — Les quantités d'électricité dégagées à une des e trémités sont égales et de signes contraires pour rfeuj nations inverses l'une de l'autre.
PÏBO-ÉLECTBtClTÉ 47'
III. — Les quantités d'électricité dégagées sur chaque Wsxtrémité sont proportionnelles à la variation de près-
IV. — Pour une même variation de pression, lorsqu'elle f t'exerce normalement à la direction suivant laquelle on recueille l'électricité, les quantités d'électricité dégagées sont proportionnelles au rapport de la longueur à l'épaisseur ; elles sont indépendantes de la longueur du cristal.
On a supposé que le cristal est un paralléliptpède rectangle et que l'on recueille l'électricité sur deux faces opposées entièrement recouvertes de feuilles détain.
On a désigné par longueur la dimension parallèle à la direction suivant laquelle on agit, par épaisseur la dimension aux extrémités de laquelle on recueille, par largeur la troisième dimension.
PYRO-ÉLECTRICITÉ DES ACIDES TARTR[QUES iPisriu». iSïoi
L'acide tartrique, l'acidi; dextroracémique et lévoracé- [ mique sont fortement pyroélectriques.
Acide dextroracémique. — Par refroidissement, c'est I le côlé droit du cristal qui se charge d'électricité posi- I tîve et le côlé gauche d'électricité négative. Par échaufjfement c'est le contraire.
Acide lévoracémique. — Par le refroidissement, c'est Ile côté gauche qui se charge d'électricité positive et le IcAté droit d'électricité négative. Par échauffement, c'est e contraire.
PILES ËLECTRIgUfiS
Acide tartrique. — Les cristaux de cet acide se char-l ^cnt des deux électricités lorsqu'on les chaufle ou lors Cqu'on les refroidit.
L'axe b (diagonale horizontale) est l'axe électrique, e r échauffement, le p61e positif se trouve du côté (^su-J [che du cristal, tandis qua le côté droit se charge dVIeC ricité négative; par le refroidissement, c'est le contrait^ i lieu.
La découverte de la thei ^bsck; elle date de i8ui.
i-électricité est due à Sec^J
Seebeck, pour démontrer la formation des co thermo-électriques
iraotafl
ploya l'appareil représenté par la fig. lay, lequd consiste en une lame d^ cuivre a b, dont les mités sont recourbées « soudées à une lame bismuth c d.
Dans l'intérieur du diil cuit ainsi formé est une aiguille aimantée a b mobild sur un pivot vertical, destinée à montrer, par sa d&i viation, qu'un courant se développe quand on chauT' 'une des soudures a c ou fc d.
THERMO-ÉLBCTRICITé
