Affaiblissement du courant d'un élément de Volta

Un élément de Yolta, quelle que soil sa forme, donne un courant dont l'intensité s'affaiblit rapidement : la déviation d'un galvanomètre placé dans son circuit décroît peu à peu après la fermeture du circuit. Cela lient surtout à ane dimination de la force iltctromotrice.

Diminution de force électromotrice par la polarisation du cuivre.

— Par suite de la décomposition de l'eau qui accompagne le fonctionnement de l'élément, la lame de cuivre (électrode de sortie) se couvre de bulles d'hydrogène, élément oxydable qui diminue la force éleclromotrice. La différence de potentiel de l'élément, mesurée pe« après le début du fonclionnemeut, est en effet notablement inférieuï* à la valeur initiale.

A circuit ouvert, la lame de cuivre se dépularise lentement, et ^* force éleclromotrice remonte peu à peu.

Accroissement de résistance par lu formation de sulfate de :inc. Le zinc dissous par l'acide sulfurique se transforme en sulfate de z^=^\. qui remplace l'acide sulfurique et augmente ainsi la résistance de l'é ^^*. ment. Cette seconde cause d'affaiblissement est toutefois bien moL-^^ importante que l'autre, et elle ne se fait pas sentir immédiatement. "

Diminution de force éleclromotrice par dépôt de zinc sur le caivi^- *"

— Lorsque l'élément a servi quelque temps, le sulfate de zinc électrolysé, et le zinc qui se dépose sur le cuivre (éleilrode de sorl cause une nouvelle réduction de la force électromotrice.

954. Dépolarisation de la plaque positive. — On é\'ite polarisation du cuivre en se débarrassant du dépât d'hydrogèn* mesure qu'il se forme.

Dépolarisation mécanique. — On peut opérer mécaniquement agitant le liquide au pôle positif ou en brossant la lame positive, peut encore couvrir la lame positive d'aspérités par un dépôt élect-

ELECTRICITE DYNAMIQUE

tique de platine sur lequel les bulles de gaz se dégagent rapidenent (lame de plaline platiné).

b)épolari3at{on chimique. — Les nettoyages chimiques de la plaque Rarisée sont prcTt-rables ; Us consistent à absorber l'hydrogène par es réactifs dits dépolarisanls riches eu oxygène ou en chlore : acide itrique, acide chromique, peroxyde de nnanganèse, sulfate de cuivre, lilorure d'argent, etc.

fess. Piles à un liquide à. dépolarisants chimiques. — Ce ont de% éléments à courant suffisamment constant pour beaucoup ipplications.

Xi'Alément au bichromate de potasse (fig. 786) consiste en une outeille en verre contenant une dissolution de bichromate de potasse dditionnée d'acide sulfurique ; une lame Z de zinc amalgamé sert de lôle négatif; deux lames C de charbon de cori.ue, conducteur de 'électricité, forment le pôle positif. Le bichromate de potasse est éduit par l'hydrogène dégagé dans le fonctionnement de l'élément. '8 force électromotrice est voisine de deux volts, la résistance alérieurc est d'autsint (dus faible que le liquide contient plus d'acide olfuriquo.

Kig. 7R0.

Vig. 787.

lément Leclancb* (fig. 787) se compose d'un vase de verre itenant une solution saturée de chlorhydrate d'ammoniaque. Une loguette de zinc forme le pâle négatif. I^e pôle positif occupe le litre du vase ; il consiste en une lame de charbon de cornue à

laquelle est accolé un mélange dépolarisant de peroxyde de mangsnèse cl de charbon agglomérés. En circuit fermé, AiH'Cl se décompose en Cl à l'éleelrode d'entrée, AzH^ et K à lélectrode de sortie. Il y a formation de chlorure de zinc au pcMe négatif; au pAle positif, l'hydrogène réduit le peroxyde de manganèse à l'état de sesquioxyde, AzH' se dt-ga^i^e. Le peroxyde de manganèse cède son oxygène phis lentement qu'un dépolarisant liquide; aussi cette pile ne convient-elle pas pour des courants continus intenses. Force iJeelromolrire l'AG. Cet élément est très employé pour le fonctionnemenl intermittent des sonneries électriques.

956. Piles constantes â deux liquides séparés. — La laTvi' positive est placée dans un vase poreux contenant le liquide d'.poi»risant.

Élément Daniel! (fig. 788). — C'est l'élément le plus constant.

Description. — Le pôle négatif est "'' cylindre creux de zinc fendu longitudiii^a»'^ ment et placé dans une dissolution sat»- '•*^ de sulfate de zinc. Le pôle positif est -^«n* lame de cuivre plongeant dans une solaK saturée de sulfate de cuivre, contenue d un cylindre de porcelaine poreuse. Le v poreux est facilement traversé par l'élec cité, car il se laisse pénétrer par les liqui ^^s- '88. ^Qy^ en s'opposant à leur mélange.

Béaction pendant le fonctionnement. — En circuit ouvert, il n' pas d'action chimique. Quand le circuit est fermé, les liquides sélectrolysés. Le sulfate de zinc est décomposé en SO* qui se pc sur le pùle zinc (anode), et en zinc qui se porte vers le cuivre [cathoc Le sulfate de cuivre est décomposé en SO* qui se porte vers le pt^^ zinc et forme du sulfate de zinc avec le zinc devenu libre qu'il i -^^' contre et en cuivre qui se dépose sur le pôle cuivre.

Il disparaît un équivalent de sulfate de zinc et un équivalent-^^ sulfate de cuivre, il y a d'autre part deux équivalents de sulfate^^^ zinc formés ; en déGnitive, la formation d'un équivalent de sulfat^^^ "^ zinc accompagne la réduction d'un éqjiivalent de sulfate de cui^Te^^^' y a un équivalent de zinc dissous et un équivalent de cuivre dépL—^*"^ Le zinc s'use et le cuivre augmente d'épaisseur. La solution de ^sc soJ fate de cuivre s'épuise ; elle est maintenue saturée avec des crista^^^"^'

lOn

ÉLBCTBICÎTÉ DYNAMIQUE

'gonflantes de l'élément. — LY-It-ment Daniell à sulfates a pour srce ••Icclroraotrice l',l. La pile Daniell ne convient pas pour les jrts courants à cause de sa grande résistance ; elle est très employée D ti'lépraphie (1001).

Ëlëment Bunsen. — Description. — Le pôle néfjalif n est fixi' sur cylindre Z de zinc amnlgami* placé dans un bocal en gjès conte-

it de l'eau acidulée sniruriquc au -r- (eau acidulée préparée avec

ide sulfuri(|ue au soufre). Au centre du bocal un cylindre V en

Fig. 789,

celàine poreuse renferme un prisme de charbon de cornue C plonge dans l'acide nitrique fumant (fig. 789). La borne m fixée [charbon est le pôle positif.

Rendions pendant le fonctionnement. — A circuit fermé, l'eau aci-

ée est décomposée en SO* et H*, l'acide azotique en 0 et AzO* ; O' dissout le zinc sur lequel il se porte, H s'unit à l'oxygène et

)' se dég'age.

dégag^enient de vapeurs nitrenses est un inconvénient de la pile

isen. On le supprime en remplaçant l'acide azotique par une îssolution d'acide chromique qui cède son oxygène à l'hydrogène.

Konilantes de l'élément. — La force électromotrice est égale à l',9. a résistance intérieure est faible. C'est la pile qui convient le mieux our les courants intenses.

ORIGINE DE L'ÉNERGIS ÉLECTRIQUE D'DME PILE

Inie

957. La connaissance des réaclions chimiques d'un élément de pil« fait voir que ces réactions sonl exothermiques ou dégagent de la chaleur. Dans un appareil à décomposition éleclrolytique, les re«c» tions sonl endothermiques ou absorbent de la chaleur.

On a démontré expérimentalement que c'est à la chaleur W que les réactions chimiques d'une pile laissent disponible ou à l'oncrgif chimique JW (ju'esl empruntée l'éneryie distribuée par le coartnl lorsque le circuit est formé.

Pour faire celte démonstration, Faire a enfermé un élément de Voitt ilans un calorimètre et a mesuré dans quatre conditions difTcrenic» l> quantitL^ de chaleur dôgagce pendant la dissolution de SS grammes dt'.ini^

Première expérience. — On mesure dans le calorimètre le nombre i' calories W que dégage la dissolution du zinc par l'eau acidulée sulturiqix: dans l'clément à circuit ouvert.

Deuxième expérience. — AprCs avoir réuni les deux polea par on fil ^ de platine, on mesure k- nombre de calories dégagées à circuit fermé, \'*^ ment et le fil de platine étant contenus à la fois dans le même calorinif^^ On trouve le même nombre W que dans la détermination précédeutc.

Troisième expérience. — On mesure séparément la chaleur w ii^i^'i'^ ilatis Vêlement plucc seul dans le i-aloriniètre, et la chaleur w dégagée <*"" le fil placé a son tour seul dans le calorimètre ; on trouve w 4- to' = W ' '

if»-

Quatrième expérience. — Le coiu-ant produit un autre travail qu'un vail calorilique; par exemple, le courant traverse un moteur qui soulév poids (1028). La chaleur tv, dégainée datis le circuit est alors moindre 'r* s'il ne se produisait |ias de travail mécanique; mais la chaleur Wi, ajon*— ^ la chaleiu- w\ équivalente au travail accompli donne encore la it:"^* somme W.

Il résulte de ces expériences que la quantité de chaleur accusée au c^^^

inéire pendant la dissolution de 33 grammes de zinc, par exemple, <r *

chaleur dégagée dans le circuit ; elle est précisément égale à la chaleui^^* '^ ixirrespond uniquement aux réactions chimiques produites dans réléc:^^^*"' Le dégagement de chaleur dans les conducteurs est rigoureusement cor:: ^P mentairc de la chaleur qui est retenue dans la pile. Une partie de la ch due aux réactions chimi([ues est donc transportée dans le circuit ejttérie y a transport d'énergie par le courant.

On voit enfin qu'un travail quelconque réalisé dans le circuit par li^ rant emprunte à la chaleur chimique totale une partie équivalente a ce ir