ÉTALONS DE FORCE ÉLECTROMOTRICE

so:i

riences prc^cises ont fixé, pour chacun des types de pile employé Dommo étalon, sa force électromotrice en volts légaux à une température donnée ainsi que la variation de cette force électromotrice avec la température.

311. Étalon Latimer Clark. Forme en H. — La forme la plus simple, la plus commode et la plus pratique de Tétalon Latimer Clark est probablement celle connue sous le nom de pile en H (*). L'une des jambes de l'H est

remplie en partie d'un amalgame de zinc A obtenu en mettant du zinc pur dans du mercure pur distillé dans le vide ; Tautre jambe M renferme du mercure pur, distillé de même et recouvert de sulfate mercureux M S.

Le tout est alors rempli jusqu'audessus du tube horizontal d'une solution saturée de sulfate de zinc pur à laquelle on ajoute quelques cristaux pour éviter la sursaturation. On s'oppose à Tévaporalion par des bouchons paraffinés C ; les pj., ,^3 , ^,4.^,,^,, Latiui.r contacts sont établis avec l'amalgame A ciark, foniu* ^n 11. et le mercure M à Taide de fils de platine WW soudés dans le verre. On peut aussi employer de la glu marine ou, mieux, fermer hermétiquement les tubes à la lampe.

D'après les expériences de Lord Rayleigh, cette pile donne une force électromotrice très constante, après quelques semaines de repos, à la condition de ne Tutiliser qu'avec Télectromètre ou pour la charge de condensateurs de faible capacité.

Sa force électromotrice est ;

E^=i,.{38;^i — o.oojrfO- ij). volt légal.

h étant la température de Tellement en degrés centigrades.

312. Étalon de M. Gouy '',, 1887 . — i:et élément est formé de zinc, sulfate de zinc, mercure et bioxyde de mercure. La forme la plus convenable est celle d'un flacon dont le fond

(*) W.-E. Ayrton, Praciicoi EhrlricH'j.

{}) Académie det icienafs, avance *1:j 7 mars 1887.

est occupé par le mercure, en couche de a à 3 cm. ; un fil de plaline scellé dans un tube de verre y pénètre et forme le pôle positif. Le mercure est recouvert d'une couche minc« de bioxyde de mercure, et le flacon est rempli de la solution de sulfate de zinc (densité i,o(> correspondant à lo pour loode sulfate cristallisé), dans laquelle plonge un biUon de zinc. On peut rendre Télément transporlable, en enfermant le zinc dans un tube de verre percé d'une 1res petite ouverture, ou fermé par un fragment de terre poreuse. Ce dispositif donne à rélémcnt une assez grande résistance, ce qui parait avantageux dans la pratique. Le zinc distillé pur et le sulfate de zinc pur du commerce peuvent être employés; il est préférable que lo zinc soit amalgamé. Le mercure doit être purifié par digestion avec Tacide azotique étendu, soigneusement lavé et filtré. Le bioxyde de mercure jaune, préparé par voie humide, au moyen du biclilorure et de la potasse, parait le plus convenable. Avec des produits de diverses origines, on obtient une concordance satisfaisante, à 0,00 1 près. Toutefois, les éléments ne prennent leur force électromotrice normale qu'après un délai de quelques jours, qui paraît nécessaire pour amener le mercure à un élat défini. Les éléments peuvent être hermétiquement fermés ou laissés à l'air libre, sans différence appréciable. Ils ne paraissent pas s'altérer avec le temps. La force électromolrice diminue quand la température s'élè.ve; cette variation est comprise mire (koo'a l*1 OjOo { pour l'inlervalle de o h 3o degrés C, soit environ «>,oot)i par degré C. On peut donc négliger toute corrortioii de tom|)ératare, dans les limites usuelles, et adopter i,i)ç) volt légal, le chiffn» des millièmes étant réservé. Ces éléments ronvienneiil aussi très bien à la charge des électromètres.

313. Étalon du Post-OfBce de Londres. — Cet étalon appartient au type Daniell. II se compose (fig. 1 44) de trois vases (lisiincts renfermés dans une boite : le vase de gauche conticntune lame de zinc plongé»» dans l'eau, celui de droite un vase poreux plat et nîclangulaire, Ccontienlune lame de cuivre, lo vase poreux plonge tlaus l'eau. Ces deux vases ne servent que lorsque la pile est au repos. Le vase du milieu renferme une solution h moitié saturée de sulfate de zinc et au fond un petit cylindre

ÉTALONS DE FORCE ÉbECTHOMOTfllCE.

îfl-/

ne X dans un potit comparlimcnt spécial. Lorsqu'on veut ?rvir (le ta pile, on relire le vase porcnx de sa place de s ainsi que le zinc et on les met deux dans le vase du milieu; la est alors prèle à fonctionner. On •ftire et on les met dans leurs s de repos respectifs lorsqu'on a de s'en servir; le peu de sulfate iivrequi a traversé le vase poreux lant le travail vient se déposer sur lindredczincX; la solution reste i toujours très claire. La force romotrice de cet élément aux >ératures moyennes est de 1,08 volt léguai. 14. Étalon Danlell normal, du D' J.-A. Fleming a). — A un tube on l- de 18 à an mm. de diamètre et de ïi. environ de longueur totale,

soudés quatre ajutages; les i. supérieurs A et B corrcslont à doux réservoirs, les : autres C et D à des tubes de nge fermés par des robinets erre. Supposons maintenant s'agisse de former un ûlél Daniell avec des solutions ilfate de zinc et de cuivre, et la solution de sulfate de zinc

la plus dense. Le réservoir rauche est rempli avec la sort de zinc et le réservoir de '.e avec la solution de cuivre, électrodes sont des crayons ne et de cuivre traversant des :hons en caoutclionc P et Q issurent une fermeture bermée aux extrémités du tube en l'.

our amorcer la pile, on ouvre ibinet A et on remplit le tube de la solution la plus dense;

298 ENERGIE ÊLECTRInLE.

011 introduit la tiire do zinc et on tixe le bouchon en caoolchouc P. En ouvrant le robinet C. le niveau du liquide desceoii dans la branche de droite : dès qu'il commence à baisser. M ouvre un peu le robinet B, et la solution de sulfate de caivn coule lentement pour remplacer le sulfate de zinc : on peatOKner Topéralion de telle fa(;on que la ligne de séparation <l« deux liquides reste parfaitement définie et atteigne le niveu du robinet C. A ce moment, tous les robinets sont fermés et la tige de cuivre mise en place sur le tube de droite.

Il est impossible d*empèrher la ditVusion de produire un mélange lent des liquides à la surface de séparation; mais lorsque cette surface cesse d'élre nettement délinie, le liquide mélangé peut être retiré par le robinet C et de la solution neuve puisée dans les réservoirs. On peut ainsi maintenir la solution puwel non troublé»^ autour des deux électrodes. Lorsque la pile n'esl pas en service, les tiges de zinc et de cuivre peuvent èlff retirées et mises dans les lubes d'essai L et M remplis de leurs solutions respectives. Le robinet inférieur D sert à vider la pile.

Les électrodes sont formées de zinc et de cuivre le plus purs possible: les tiges ont lo cm de long et G mm de diamètre. Le zinc le meilleur est relui qui a été distillé deux fois et coulé en baguettes; le cuivre est obtenu par dépôt électrolytique sur un (il de cuivre fin jusqu'à l'épaisseur voulue.

M. J.-A. Fleming monte la pile avec deux solutions de densités dilTérenles, que nous désignerons par A et B :

Solution A. — Solution de sulfate de cuivre sensiblement saturée à lVC. ; densité : i,'>. Solution de sulfate de zinc de densité égale.

Solution B. — Solution de sulfate de cuivre de densité m à ij' (1. Solutio!! de sulfate de zinc de densité 1,4.

M. Fleming a étudié successivement l'influence de la nature de la surface du cuivre et de celle du zinc, rintlucnce delà densiir» des solutions, ainsi que celle de la température. Les résultats trouvés par M. Fleming montrent bien la confiance qu'on peut accorder à l'étalon Daniell, auquel il donne le nom d'étalon normal (solution B;.

Pour une dillérence de température de 20 degrés centigrades,

ÉTALONS DE FORCE ÉLECTKOMOTRICE. 2y«.)

rexpériencc a montré une petite chute de force électromolrice dans Télément chauffé. Cette chute ne dépasse pas /roA* wil- Sènt^s pour une différence de i^o degrés. C'est une variation ÔMjumite fois moins grande que celle de Télément Latimer Qark pour une même différence de température.

On peut donc dire que, pratiquement, ht forci* électromotrire ée f élément Daniellest indépendante de la température^ dans 1rs Imites naturelles à r air de nos climats. Cette qualité de rélénient DiDiell normal est très importante, et lui permet de soutenir la comparaison avec son rival, Tétalon Clark.

L'élément normal de M. Fleming, construit avec du zinc pur imalgamé, du cuivre électrolytique fraîchement déposé, des liquides non mélangés, donne les résultais suivants (moyenne de jo observations) :

Solution A ijUKi volt légal.

Les chiffres donnés par M. Fleming, comparés à ceux trouvés précédemment pour des éléments analogues par M. Uaoult, sir William Thomson, Lord Rayleigh, Latimer Clark, Aider Wright n'en différent que de quelques millièmes. On peut donc, dans la pratique, adopter cet étalon en lui attribuant une force électromotrice de 1,1 volt légal avec la solution A el i.oj volt l*rgal avec la solution B.

315. Étalon GaifTe (i88o-. — Le couple zinc — chlorure de zinc — chlorure d'argent a uni» force électroniotrice dépendant de la température et de la concentration de la solution, h»s liqueurs les plus concentrées donnant l(»s forces élerlromotrict»s les plus faihles. Les différences observées par dilférents expérimentateurs étaient dues à l'emploi de produits impurs, ainsi qu'aux variations de température doul rinllueuce, très légère vers 18** C, va]s'accentuant de plus en plus à mesure qu'on approche du zéro de l'échelle centigrade. A celte dernière température, E ne vaut plus qu<? o,ç)S volt environ.

En opérant avec du zinc bien amalgamé, du chlorure d'argent fondu pur, des solutions limpides de chlorure de zinc pur, aussi neutres que possible, et à la température de iir C, la même solution donne toujours la même force électromotrice.

C'est la liqueur de densité 1,07 qui semble donner le vol légal. Avec le couple au chlorure d'argent on doit, lorsqu'oi veut faire des déterminations exactes, expérimenter 8arlei{ résistances considérables, 5 000 ohms au moins : i*^ à causedel la polarisation ; ?." à cause de réchaufTemcnt des lames conalituant le couple qui résulte du courant même.

316. Constantes de débit et éléments de fonctioiuftment pratique des piles. — La force électromotrice d'une pile ne dépend que de la nature des éléments qui la cott' posent, et non de leurs formes et de leurs dimensions. Où le démontre en opposant deux éléments de grandeurs différentes: un galvanomètre intercalé dans le circuit indique un couru* nul.

La résistance intérieure est fonction de la nature des éléments en présence, de la forme des électrodes, de leurs dimensions, de leur rapprochement, de la température, du degré d'épuisement ou do concentration des solutions, etc.

Kn parlant des générateurs électriques parfaits (245) nous avons étudié Tinlluence de ces deux facteurs, force électromotrice E et résistance intérieure /• supposés constants : nous n'y reviendrons pas.

La quantité totale d'électricité fournie par une pile ainsi ([ue rénergie disponible ne dépendent que des masses de matières actives que renferme l'élément, et, par suite, de ses dimensions et de la concentration des solutions.

L'étude d'une pile ou d'un accumulateur se fait en construisant des courbes de déchanjc. dans lesquelles on porte, en fonction du temps, les valeurs de la force électromolrice E, la résistance intérieure r, la dilVérence de potentiels utile e, l'intensité du courant I, et la puissance utile el.

On y adjoint quelquefois les indications d'un thermomètre pour les variations de température <»t celles d'un dcnsimëtre pour les variations de densité du ou des liquides, variations qui ont une si grande intluence sur les constantes de débit do la pile.

La valeur (le fUt^ depuis Torigine du temps jusqu^à la fin de la décharge, intégrale que l'on détermine par un planimètre ou en mesurant la surface du papier quadrillé sur lequel les