PHÉNOMÈNES DE CONTACT
294. Force électromotrice de contact. — Vo/ta a démontré expérimentalement que deux corps de nature dilTérenle mis en contact, puis séparés, prennent des charges égales et de signes contraires. Uélectro^copr co?idensa(nir convient très
bien à celle démonslralion. Une lame composée de ziac et de cuivre est mise en contact par son extrémité cuivre avoc le plateau inférieur de Télectroscope, tandis que le plateau supérieur est mis a la terre en le touchant avec le doigt, la lame de zinc étant tenue à la main. Si Ton retire le plateau supérieur, les feuilles d'or de Télectroscope divergent fortement. Cela tient à ce que Ton a communiqué une charge au condensateur formé par les deux plateaux, charge proportionnelle à la capacité du condensateur et à une force électromotrice qui dépend de la température et de la nature des deux métaux eu contact. En retirant le plateau supérieur, la capacité a considérablement diminué; la charge restant constante, le potentiel a augmenté. Comme les quantités d'électricité ainsi produites ne dépendent, [)our un système donné, que de la capacité du condensateur et de la nature des métaux en contact, il a bien fallu que le point ou la surface de contact des métaux dissemblables soit le siège d'une force électromotrice à laquelle on a donné le nom de force ôlectmmotrice de contact^ ou à' effet d»* Vol ta.
La différence de potentiel entre les deux métaux en contact est soumise à une loi que Ton peut énoncer comme loi du contact ou loi de Voila.
295. Loi du contact ou loi de Volta. — Eîitre deux corps à la nirntr trmprratarr et 7/tis en rojitact^ il s'établit une différence de potentiel finie, dépendant de leur nature^ mah indépendante de leurs dimensions^ de leurs formes y de l'étendue drs surfaces en. von ta et et df* la valeur absolue du potentiel sur chacun d'eux.
Les différents métaux peuvent être classés en une série telle qu(» Tuu des métaux est toujours positif par rapport à ceux qui le suivent et négatif par rapport à ceux qui le précèdent.
Celte listes dressée d'abord par Voila, a été complétée par MM. Ayrton et Pcrry^ qui ont déterminé, à Taide de mesures précises et particulièrement délicates, la valeur p/j volts de la furc(» électromolrice de contact des différents métaux.
L(i différence d(î potentiel entre deux métaux quelconques est l.i somme des dilîérences de potentiel enlre les métaux successifs dr la série. Le tableau ci-dessous donne les principales
PIIÉXOMÈNES DE CONTACT. 271
valeurs trouvées par MM. Ayrton et Perry pour les corps les plus usuels :
FORCE ÉLECTROMOTRICE DE CONTACT DES MÉTAUX DANS i/a1R.
Diffi'reuoes
do potentiel
eu Tolts.
Sodium
Magnésium
Zinc j
Plomb ; ^''^'^
Étain ' o»o%
Fer ! o»3i3
Cuivre i o»'4«
Argent 1
Or • o,238
Platine )
Graphite ! ^>ȕ'^^
Par convention, on représente généralement la force électromotrice de contact entre deux corps par le symbole suivant :
XIY.
La valeur numérique de cette force électromotrice indique Vexcès du potentiel de Y sur X.
Des forces éleclromotrices de contact se produisent également entre deux liquides dissemblables, un métal et un liquide, un métal chaud et le même métal froid, et aussi entre les corps non conducteurs de nature dissemblable. Nous en examinerons les principales conséquences au point de vue de la conservation de l'énergie.
296. Loi des contacts successifs. — Lorsquft plusifurs métaux forment une chaîne continue , la différence de potentiel des métaux extrêmes est la mênif que si ces deux métaux étaient directement en contact.
Il en résulte la conséquence suivante :
bans tout circuit métallique dont tous les points sont à la tnéme température j il n'y a jamais de courant-^ car la somme
dos forces électromotrices dues aux contacts successifs est égale à zéro.
La loi de Volta ne cesse pas d*ètre vérifiée lorsqu*on interpose un liquide dans le circuit, et que ce liquide attaque inégalement les deux lames qui servent à établir la communication avec le circuit extérieur; mais, dans ce cas, le liquide et les métaux en contact avec ce liquide sont le siège de réactions chimiques : les deux métaux, attaqués inégalement, produisent et entretiennent une force électromotrice constante el positive, et peuvent alors donner naissance à un courant électrique, si Ton vient à réunir les deux lames par un conducteur extérieur; c'est le principe des ^ïïes hydro-éleciriques.
On obtient le même résultat en maintenant l'un des contacts à une température plus élevée ou plus basse que les autres contacts ou soudures. C'est le principe des piles i/ienno-électrif/ues.
Dans le premier cas, l'énergie électrique mise en jeu dans le circuit est empruntée à Taclion chimique; dans le second elle provient de la chaleur ou énergie thermique fournie au circuit. Dans un cas comme dans l'autre, le principe de la conservation de l'énergie est satisfait, puisqu'il intervient une source extérieure fournissant au circuit Ténergie qui s'y transforme en chaleur d'après la loi do Joule.
Il n'y a donc aucune incompatibilité entre la théorie dite du contact et la théorie dite chiiuiquf*, puisque la loi des contacts successifs doit, [)0ur être appliquée en toute rigueur, tenir compte de toutes les forces éleclromotrices en jeu dans le circuit: les divergences que présentent encore sur quelques points la théorie et l'expérience doivent être attribuées à une connaissance insuflisanto dos valeurs et des signes de toutes les foroi-'s éleclromotrices qui interviennent dans un circuit aussi complexe que celui d'une pile.
L'action moléculaire spéciale (jui produit une force électromotrice de contact entre deux conducteurs sans action chimique rrcijiroque est confinée au voisinage de ce point de contact. En elVol, si les doux corps étaient primitivement au même potenliol ot présentent une grande capacité électrostatique, il a fallu <lu'uno quantité d'électricité Q — EC traverse le point de jonc-
PHÉNOMÈNES DE «:oNTA»:T. 2:;<
bon, etqinl »c dépense une certaine quantité d'énergit» pour dnrger les corps. Evaluons cette quantité d'éner<rie * .
Andébutja force électromotrice de contact £. en faisant passer nequantité élémentaire d*éiectrécitédQ d'un corps surl'autre. dépense nne quantité d'énergie EdQ entièrement convertie en chaleur. Un peu plus tard, lorsque la ditîérence de potentiel des Jeax conducteurs est égale à ^, rénorcrie dépensée se partage enéens parties. Tune (E — <?dQ sous forme de chaleur, l'autre, fJQ, sort à accroître l'énerpie polentiflle électrostatique du tvstème.
Pour établir la dilTérence de potentiel E entre les deux coniocleurs, il faut faire passer une quantité d'électricité égale à Q, et dépenser une quantité totale d'énergie QE; la moitié do ttlte énergie est dépensée en chaleur et l'autre moitié augmente' l'énergie potentielle du système. Il a donc fallu, en vertu du principe de la conservation île l'énergii», qu'une quantité correspondante d'énergie moléculaire soit ahsrirbér k la jonction, »a$ une forme encore inconnue. Mais, ronime» nous pouvons iwroltre indéfiniment la capacité du systènn» formé par les deux fonducleiirs, nous pouvons augmenter aussi indéfiniment I énergie fournie, et la nature de cette énergie doit être telle qu'elle puisse être fournie en quantité indéfinie par un point de *''>ntact (le «grandeur finie maintenu h une température eons- Un|p. Deux formes d'énergie sati>font s«*ules à cette condition : 'a^'halour et l'action chimique.
«. Si les corps sont sans action chimique l'un sur l'auln», pour ''haqiie quiintité dQ traversant le point de conlact dans le sens •!•' la force électromolrice E, celh» force éleclronir>lrice produit une quantité d«^ travail EdO et une (|uantit('> de chah*ur étrale ^i absorbée à la jonction.
Réciproquement, si une quantité d'éleclricilé dO Iraversc» la «iiiiijure en sens inverse, il se» dépensera une (pianlilé d'énergii' •'l'aie à EdQ pour vaincre cette force contre-électroniotrice : f'ile apparaîtra sous forme «h» chaleur. N(uis y reviendrons en f/iermo'/'lpctririif', h propos du phénomène de Pellier (348). A. Si les deux corps peuvent agir l'un sur l'autre, pour
' Phi/ofto/thirql Matjnzinf, juillet 188X. Oii rliM-Iroiimlivr foici's nf rontail, '. rharl»-» K. Hurton, B. Sr.
H'i^PllAt.lEn. — Kiienj'n* rit'i/ritfnr. I. -- |N
274 K.NEHGIE ÉLEr.TKIQUE.
cluiqut? qiiaiilitr^ (1(J qui Iravorso la jonction, une quantité d'éiiorgio chimiquo KdQ sera absorbée et une quanlilé d'aclion chimique proportionnelle à (J sera produite, ce qui esteonformp H la loi de Faraday, comme nous le verrons eu électrochimie.
ÉLECTROCHIMIE.
297. Définitions. — U électrochimie comprend l'ensemble des phénomènes dans lesquels entrent en jeu des actions chimiques et des actions électriques. Les systèmes dans lesquels se développent ces actions renferment toujours au moins, en général, un liquide.
Los liquides forment, au point de vue électrique, trois classes distinctes :
I " Les liquides isolants, tels que le pétrole, qui ne se décomposent pas sous Faction d'un courant électrique. Ils constituent des diélectriques.
:>."Los liquides conducteurs sans décomposition, tels que le mercure et les métaux fondus, qui agissent comme de simples résistances.
ii* Les liquides sur lesquels le courant agit pour modifier leur composition, et qui comprennent les acides étendus, les solutions de sels métalliques et certains composés amenés à Tétat de fusion.
Ces modilications de composition se font de deux façons distinctes :
1" Les liquides se combinent à certains corps qu'ils attaquent plus ou moins énergiquement et fournissent de l'énergie électrique, (le sont les piles hydro-électriijucs ou piles,
:>:' L'énergie électrique fournie à un système modifie la combinaison chimique de ce système. Ce sont les phénomènes iVrlectrolt/se.
S" Enfin, certains systèmes peuvent alternativement jouer les di'ux rôles : ce sont les piles réversiltles, piles secondaires ou tirrmnulatf'urs.
Mais, avant de passer en revue ces différentes formes dos arliims éh'ctrochimiqiies, nous devons indiquer quelques lois m'uéiale.s qui les régissent toutes.
ÉLECTROCIIIMIE. 27:>
