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ÉLECTRICITÉ DYNAMIQUE

Rôle industriel d'une pile. — La pile est un appareil qui onsomme de l'énergie chimique el la transforme en énergie élec- •ique. Celle énergie électrique n'est qu'un intermédiaire, elle est iparlie sous différentes formes dans le circuit : énergie thermique ans réchauffemenl des conducteurs, énergie chimique dans les ^compositions électrolytiques, énergie mécanique dans les moteurs ectriques, etc.

Comparaison d'une pile et d'une machine à, vapeur. — Dans ae machine à vapeur, on utilise la combustion du charhon, et on conîrlit une énergie chimique en énergie mécanique. Dans une pile, on tilise la combustion du zinc, el on convertit une énergie chimique 1 diverses énergies par l'intermédiaire du courant ou de l'énergie Bctrique.

Une machine à vapeur n'a qu'un rendement très faible (523) ;

rendenieul d'une pile peut devenir 1res voisin de l'unité par le lentissemeut du courant (937). Toutefois, le prix élevé des produits QSommés par une pile et en particulier du zinc a empêché jusqu'ici liles d'être aussi économiques que les machines à vapeur.

Calcul de la force ëlectromotrice d'un élément de pile. —

i totalité (le l'Ciiergie cliimique disponible dans un élément est converénergie électrique dans son circuit, on ])eut calculer la force élec- Dtrice de l'éloment.

— îbIcwJ pour Féîèmeiit Daniell. — Dans l'élémenl Daniell (956), il y a ■^stiliUion d'un équivalent de zinc à un équivalent de cuivre; la chaleur »«li:e disponible par cette substitution est de 25 300 calories : c'est la f^ronce entre les chaleurs de dissolution du zina et du cuivre dans l'acide l furique (53 500 — 28 200) ; le travail correspondant en joules est

fl 4.17.25300.

'antre part, r<>nergie électrique du courant qui accompagne ces réactions k £.96600, puisqu'il passe 9(k>0U coulombs par équivalent de zinc dissous,

On aura E. 96600 = 4,17. S&300 iloù E = 1*08.

Applications. — 1- Quelle feniit l'intensité d'un courant qui dâcomposerait gname d'uau eu uno soooude'!!

!' Quelle est l'inten.HÏtt^ du courant qui d^pusc t gramme d'argent en .'> minutes 'f i' Comliion de temps liiul-il à un courant d'uu aiupùre pour déposer 1 gramme argent?

<* Quel Mt le poids d'argent dépoaé un uno minute d'une solution de nitrate d'argent, rountnt étant de deux auq)éres'if

&* Une pile dépose t-ii 2 heures O^StO d'argent d'une «olution d'azotate d'argent. Mit est l'iotcnsilé du courant en ampères?

C* Une pilo de cinq éléments Daniell associés en série est reliée à nn voltanètR i sulfate de cuivre dans lequel 40 grammes de cuivre sont déposés en une heure. Coubien y aura-t-il de cuivre déposé et de zinc dissoas dans la pile dans le même Iraips? Équivalent du cuivre, 31,5; équivalent du zinc, 33.

7* Quel poids de zinc taut-il dépenser pour produire pendant une heure un traviil di 10 kilogramraètres : l'avec un élément Bunsen de force électromotrice l',9; i'tvtca élément Daniell de force électromotrice l'.l?

8* Deax plaques de cuivre de même surface sont plongées parallèlement et cd regvd dans une solution de sulfate de cuivre. Quand les plaques sont distantes de 30 cniimètres, l'intensité du courant est la mémo que lorsqu'elles sont distantes de 17,3 ceatlmètres, avec une résistance additionnelle de 10 ohms dans le circuit. Quelle «t h résistance spécifique du liquide? La surfiiee plongée de chacune des plaques est Ue» limètres carrés.

9* Combien peut-on décomposer d'eau avec un cheval-\'apeur eu une heure? onpreiAt pour force électromotrice de polarisation de l'eau 1,5 volts.

PILES SECOND AIRBS.

960. Dans l'expérience qui nous a servi à démontrer la polarisation (fig. 782), le courant secondaire du Voltamètre dure peu. En maintenant les électrodes en contact avec les éléments de l'eau, on obtient un courant qui peut persister beaucoup plus longtemps.

Pile à, gaz. — Un élément de cette pile est un voltamètre dont les

électrodes en platine E et E' sont fixées au sommet des éprouvettes et pendent dans le liquide. Elles reçoivent le courant par de petits godets à mercure g- Les éprouvettes sont remplies d'eau acidulée qui est décomposée par le passage du courant (fig. 790). Lorsque les éprouvettes contiennent une quantité de gaz suffisante, on supprime le courant primaire et on relie les deux électrodes par un conducteur qui réunit le sommet des éprouvettes. Il se produit un courant secondaire de sens contraire au courant primaire qui a produit l'électrolyse, et'» gaz disparaissent lentement en reformant de l'eau. Le courant cesse quand les gaz ont disparu.

En associant plusieurs voltamètres semblables, on forme une/"*' à gaz. Les éléments de cette pile sont réunis en série si l'électrode hydrogène de l'un est reliée à l'électrode oxygène du suivant. Quand

Fig. Ta».

ÉLECTRICITÉ DYNAMIQUE

emploie le courant secondaire d'une pile à ^•az à décomposer l'eau

un voltamètre exlirieur : pour 1 fcramme d'hydrogène dégayi-

i le voltamètre exti-rieur, il disparaît 1 gramme d'hydrogène dans

run des t-léments de pile, conformément à la loi de l'aclion chi-

{ue (944).

>1. Accumulateurs. — Les accumulateurs sont des voltamètres ctrodes de plomb qui peuvent fournir un courant secondaire de ^gue durée. Ils se comportent comme s'ils emmagasinaient une BiUide quantité d'électricité (par exemple 20 000 coulomhs par kilo- ^niine <!e plomb), et jouent pratiquement le rôle de condensateurt l« très ijrande capacité.

I'ormalion. — Par le passage du courant primaire ou courant de charge, It acidulée de l'aceunmluteur est décomposée, l'uxygene ae porte sur la pic positive el y forme du peroxyde de plomb brun, qui reste adhérent Ui est insoluble dans l'.icide sulfurique étendu; la plaque négative conte d'aburd de riiydrogône, puis ce gaz se dégage. Après quelque temps, Iliaque jiositivc est protégée par le peroxyJc et l'oxygène se dégage éga- ^n(.

Hit plaque pcroxydée est positive par rapport à la plaque hydrogénée qui ^ptégative et si l'on vient a réunir ces deux plaques après avoir supprimé ■Durant primaire, il se produit un courant secondaire, inverse du courant ^uiargc; pendant ce courant l'oxygénc se porte sur la plaque négative pour •Sydcr cl l'hydrogùne sur la plaque positive (électrode de sortie) où il ^Inene le hioxyde à l'état de plomb métallique. Le courant cesse quand les lOx électrodes sont redevenues semblables.

Les éléments secondaires au plomb s'améliorent par l'usage. Par *s charges et des décharges successives, les surfaces des électrodes ^viennent poreuses et permettent aux îlioDs chimiques d'avoir lieu profondéent. La durée des charges et des dégorges augmente, cl par suite le débit ectrique.

On réduit te temps de formation des éléent» en emprisonnant dos oxydes du plouili ins des alvéoles pratiquées dans les plaques û servent d'électrodes (électrodes à grilles) ifc I9i). L'no platpic est ainsi formée d'une nie active soutenue par une carcasse inac- TC que constitue un alliage de plomb et 'aniimoincC'.

(I) Lrt figures Tfll et 'U'..' <o rapportout i un élémcut Faure-SelloD-Yolekiuur.

COURS DE PHTStQUE

Pour supprimer les soudures. les plaques sont fabriquées p»r Chaque paire comprend une plaque positive et une plaque négative tia

Fig. 792.

par un pont (fîg. 792). Les éléments d'une pile d'accumulateurs gTonpitt série sont j)lacés bout à bout : les plaques positives du premier éléroemsuol

reliées aux négatives du deuxième, les positives du deuxième aux négttivet du troisième...; les négatives n du premier et les pcsitivea p du icnkt élément constituent les pôles (fig. 793).

La force uletlromotrice d'un accumulateur à lames de ploo charf,'é, est un peu supérieure à deux volLs ; par le rapprotheffl«B' des lames et leur grande surface on rend la résistance intcrieorc <rtf faible. Ils conservent leur charge sans grande perte, quand leur circuit est ouvert, et, môme quand un temps assez long sépare 1 et la décharge, un accumulateur peut débiter pendant la déc nombre de coulombs qui n'est pas très éloigné de celui qu pendant lu charge.

ÉLECTRICITÉ. DYNAMIQUE

es arcumulateurs s'associent comme des éléments de pile, soit en ■ie, soit en surface. Après avoir charjjt' séparément et successinent un certain nombre d'accumulateurs avec deux cléments nsen, on peut les grouper en série de façon à avoir nne force ctrorootrice bien supérieure à celle de la pile qui a servi à les arger. C'est ainsi que '.\0 accumulateurs chargés séparément et icessivement avec une force électromotrice inférieure à 3 volts rmettent de former une pile dont la force électromotrice dépassera volts f'J.

Les accumulateurs sont très employés dans l'industrie, pour l'éclaiet pour la traction.

Dde de fonctionnement d'an accumulateur. — Un accumulateur nimilable a un condensateur pour le rôle pratiqur qu'il joue, inuis il distingue en ce que ses électrodes n'cnimagasineitt pa» directement ttricitë.

lodant l« charge, l'accumulateur fonctionne comme vollamètru, des réao- I chimiques absorbant de la chaleur sont effectuées par le courant prie, et des produits chimiques se déposent sur les électrodes. L'énergie trique du rouraiit de charge s'emmagasine dans l'accumulateur soua la me d'éneri^ie potentielle chimique.

pendant la déeliarg«, des réactions chimiques inverses des premières débnt de la chaleur qui est distribuée sous forme d'énergie électrique dans vircuit du courant secondaire. L'accumulateur fonctionne dans ce cas nme élément de pile, et les produits déposés pendant la charge sur ses iqiics polaires disparaissent graduellement. Dans la décharge, l'énergie imiquc se transforme eu énergie électrique.

fcrtains éléments de pile peuvent oITrir la réversibilité des accumulateurs, ons un élément Daniell à sulfates (|ui a servi longtemps et dont le zinc liminué tandis que l'épaisseur du cuivre s'est accrue. Faisons-y passer un tirent de sens opposé au sien, de force électromoirice plus grande, le sule de xinc formé est réduit, et le métal zinc se dépose sur le zinc tandis ■ le cuivre est dissous. Les métaux constitutifs de l'élément sont ainsi (ènérés par l'électrolyso au lieu d'être remplacés directement. Ayant supimé le courant de charge, si l'on réunit les pôles, l'élément fonctionne de uvcau dans le sens direct ; le zinc déposé par éicctrolyse se dissout et le ivre dissous se dépose.

Oa ohtrge oov pile d'acriiœulateursavec une sourc« <l«rtrii|ue r|ui doit présvotar t deux p4l«8 tu moins autant de {oit ^Ji volti qu'il y a duus la y\\i: d'accumola- [dispocte en &éric [926, 1).

COCRS DE PHYSIQUE