LUMIÈRE DR L ARC VOLTAÏQUE

MM. Fizeau et Foucault ont comparé l'intensité de la lumière de Tare à celle du soleil et à la lumière Drummond (11,1058) ' par des méthodes que nous ferons connaître dans l'optique. Us ont trouvé, en se servant d'une pile de Bunsen de 92 couples disposés en deux séries de 46, que la lumière dégagée au charbon positif, où elle a le plus d'intensité, est comprise entre £ et { de celle du soleil h deux heures, par un ciel très pur. L'expérience était faite au mois d'août. Le rapport des deux lumières était de 1 à 2,59. La lumière Drummond ne donnait que -fa de celle du soleil. M. Bunsen a trouvé que la lumière de l'arc produit par 48 de ses couples , entre deux charbons distants de 7mm , équivalait à celle de 572 bougies. Pendant une heure, la pile avait dépensé 300 grammes de zinc, 456«r d'acide sulfurique, et 608** d'acide nitrique ayant pour densité rJë-

4538. Eclairage électrique. — Pendant longtemps, l'expérience de Davy sur l'arc voltaïque n'a pu être répétée que très rarement, à cause de la difficulté de réunir un très grand nombre d'éléments. L'invention de la pile d'Young (1434) , dont la disposition permet de réunir un grand nombre de couples dans un petit espace, a permis de répéter facilement cette expérience. Enfin, l'invention des piles à charbon, dont il suffit de réunir 50 éléments pour obtenir un arc de 7 à 8 millimètres de longueur, a facilité l'étude de ce brillant phénomène, et a fait concevoir l'idée de l'appliquer à l'éclairage.

Dans ces applications, on emploie le charbon de cornue ; malheureusement il est assez impur, et renferme des silicates, qui fondent et donnent lieu à des scintillements très incommodes, et môme à la suppression brusque de l'arc. On a cherché à purifier ce charbon au moyen du chlore, mais on n'a pas encore obtenu de résultats complets. Dans les premiers essais, on était obligé d'avoir constamment prés de l'appareil, une personne chargée de rapprocher les charbons , qui s'usent plus ou moins rapidement ; sans quoi l'arc n'aurait pas tardé à disparaître. On a imaginé, depuis, des régulateurs très ingénieux, au moyen desquels les charbons sont rapprochés convenablement dès qu'ils se sont raccourcis d'une certaine quantité. Le mouvement qui leur est imprimé est la conséquence de l'affaiblissement même qu'éprouve le courant par l'augmentation de la distance. Ces appareils fonctionnent donc d'eux-mêmes ; leur jeu est fondé sur l'emploi des électro-aimants ; nous les décrirons plus tard.

Depuis l'invention des régulateurs, la lumière électrique a reçu une foule d'applications; on s'en est servi pour embellir les fêtes publiques, pour produire différents effets, dans les théâtres. On l'emploie fréquemment pour remplacer les rayons solaires dans les expériences sur la lumière ; nous verrons dans l'optique les dispositions adoptées pour cela. Certains photographes s'en servent pour éclairer les objets qu'ils veulent reproduire avec une grande vivacité de tons, en l'absence du soleil ; M. J. Dubosc en a fait usage pour photographier des objets microscopiques fortement grossis par un système de lentilles.

1 Annales de chimie et de physique, 2e série, t. IX, p. 370.

Hi EFFETS PRODUITS PAR LES COURANTS.

Une des applications les plus heureuses de la lumière voltaïque, est celle qu'on en a faite aux travaux de nuit. Nous citerons les travaux du Louvre, du pont Notre-Dame, du pont du Rhin, à Kehl. Avec un seul appareil , on éclaire un grand nombre d'ouvriers, avec une régularité qu'on ne peut obtenir par aucun autre moyen. Par exemple, deux appareils ont suffi aux docks Napoléon pour éclairer pendant plusieurs mois 800 ouvriers, à une distance de pins de 400 mètres. Les hommes les plus éloignés étaient illuminés comme par un beau clair de lune. La dépense totale, par soirée de 3 à A heures, s'élevait, pour les deux appareils, à 38 fr. 08 c. ; ce qui fait 4,75 centimes par ouvrier. La lumière électrique pouvant être renfermée dans un vase complètement clos, on a eu l'idée de l'employer à éclairer les travaux sous-marins, à éclairer les galeries des mines infestées par des gaz explosibles.

M. Martin de Brette a proposé d'appliquer l'éclairage électrique à l'art de la guerre, pour faire des signaux, démasquer les travaux nocturnes de l'ennemi, illuminer le terrain dans les reconnaissances, etc. La navigation peut aussi tirer un parti très utile de cette espèce de lumière : appliquée aux phares, elle leur donne une portée bien plus grande que la flamme de l'huile avec les becs les plus perfectionnés. Les navires , munis du feu électrique illuminant l'espace à une grande distance, ne seraient plus exposés à ces abordages, dont les conséquences terribles viennent de temps en temps épouvanter la navigation, depuis que l'on construit des navires à vapeur à grande vitesse. Munis d'un appareil projetant une vive lumière en avant, ils pourront entrer sûrement dans le port, pendant la nuit la plus sombre, et la navigation fluviale pourra continuer pendant l'obscurité, même dans les passages les plus difficiles. Il serait avantageux, dans ce cas, de produire l'électricité avec des appareils d'induction, qui n'exigent qu'un petit nombre de couples.

On a proposé d'appliquer la lumière électrique à l'éclairage des places publiques, des rues, etc. Mais il y aura toujours un grand désavantage à n'employer qu'un seul centre lumineux, dont les effets vont en diminuant rapidement avec la distance; aussi, M. Wartmann, M. Quirini, M. Deleuil ont-ils proposé d'employer plusieurs centres servis parla même pile, et le premier a reconnu que la somme des lumières produites est égale à la lumière que donnerait un seul centre. Mais, indépendamment des nombreuses difficultés pratiques qui se sont présentées dans les essais que l'on a tentés, il faut remarquer que la dépense serait beaucoup plus grande que celle du gaz, qui peut donner les mêmes effets avec facilité. Il résulte, en effet, d'expériences de M. E. Becquerel, que l'arc fourni par une pile à charbon de 60 couples, occasionne une dépense de 3 fr. par heure ; tandis qu'un éclairage égal produit le gaz, ne coûte que 0 fr. 80 c. L'éclairage à l'huile coûterait à peu près autant que l'éclairage électrique ' . On s'occupe , du reste , de résoudre la question d'économie au moyen des appareils d'induction.

1 Cosmos, Revue des progrès des sciences, t. X, p. 417.

m. Blets méoasJques produits par les ooorants.

4539. Changements de structure des métaux. — Le passage d'un courant peut modifier la structure de certains métaux, soit d'une manière permanente, soit momentanément. Le premier effet se remarque surtout sur le cuivre : on a souvent constaté que les réophores de la pile deviennent très cassants à leurs extrémités au bout d'un certain temps. M. Dufour a reconnu que le passage prolongé du courant d'un seul couple dans un fil de cuivre, peut diminuer sa ténacité de plus d'un quart. M. Wertheim, dans ses recherches sur l'élasticité (I, 446), a cherché quelle pourrait être l'influence du passage d'un courant, sur un fil métallique '. Il a reconnu, soit par la méthode des allongements, soit par la méthode des vibrations longitudinales, que le coefficient d'élasticité diminue légèrement pendant le passage du courant, et que la diminution qui est d'autant plus prononcée que le courant est plus intense, disparaît en même temps que le courant, quelque longue qu'ait été la durée de son passage. On ne peut attribuer la diminution de l'élasticité, à réchauffement du fil, car on sait qu'il faut un échauffement considérable pour la diminuer sensiblement; de plus, quand on emploie la méthode des vibrations, le son remonte subitement dès qu'on supprime le courant. La ténacité est aussi un peu diminuée pendant le passage du courant ; mais ici il n'est guère possible de décider si c'est à son action propre ou à réchauffement, qu'il faut attribuer ce résultat. H est probable que la résistance du fil à l'électricité, a une certaine influence sur les modifications que le courant produit dans ses propriétés physiques, mais cette influence n'a pas encore été démêlée.

4540. Transport des liquides. — Le premier fait d'un transport de liquide, de toutes pièces, sous l'influence d'un courant, a été observé par M. Porret a ayant divisé un vase de verre en deux compartiments, au moyen d'une membrane de vessie, il remplit d'eau l'un des compartiments, et y plongea l'électrode positif d'une pile à auge de 80 couples. Il mit aussi un peu d'eau du côté opposé, et y plongea l'électrode négatif. Il vit l'eau baisser peu à peu du côté positif, et s'élever du côté négatif, de manière que le niveau s'y trouva bientôt plus élevé que dans le compartiment positif. D'autres liquides donnèrent les mêmes résultats ; toujours le transport se fit, à travers la cloison, dans le sens de la propagation du fluide positif. Il faut que le liquide oppose une certaine résistance au passage du courant; ainsi, M. de La Rive a constaté que l'acide sulfurique étendu, qui est bon conducteur, n'est pas transporté en quantité appréciable.

M. Becquerel a produit un transport de liquide, dans les conditions suivantes :

* Annale* de chimie et de physique, 3« série, t. XII, p. 610. 2 Annale* de chimie et de physique, 2e série, t. II, p. 1 37.

deux tubes contenant de l'eau et de l'argile délayée retenue par un morceau de gaze, sont plongés verticalement dans un vase rempli d'eau un peu salée. Ces tubes reçoivent les électrodes d'une pile à auge de 60 couples ; aussitôt on voit l'argile entraînée, troubler l'eau au-dessous du tube par lequel entre l'électricité positive.

4544. Lois dv transport des liquides. — Ces lois ont été trouvées par M. Wiedemann1 au moyen de l'appareil (fig. 4125). Le liquide est renfermé dans un vase VY, et dans un cylindre d'argile poreuse a, sur lequel est masti • quée une cloche de verre c, surmontée d'un tube t. Le vase poreux a est entouré d'un manchon p. communiquant en o' avec l'électrode positif d'une pile de Daniell. Un second manchon en platine est renfermé dans l'intérieur du vase poreux ; il communique avec l'électrode négatif de la pile, au moyen d'une tige o, qui traverse la paroi de la cloche c par une ouverture garnie de mastic. Quand

le courant passe , le liquide monte dans ■s^^Tlf <? l'intérieur du tube et et s'écoule par le

j^x*^ r pj^ tube l dans le flacon f. Après s'être assuré

qu'une différence de pression était incapable de faire passer le liquide à travers le vase poreux, M. Wiedemann a reconnu que :

4° Les quantités de liquide transportées dans des temps égaux sont proportionnelles aux intensités des courants ; 2° elles sont indépendantes de l'épaisseur et de la surface du vase poreux. On modifiait l'épaisseur des parois en enlevant de la matière par le grattage ; et l'étendue de la surface, en la recouvrant en partie d'un enduit imperméable. En opérant avec des liquides différents , on a reconnu, comme J. Napier l'avait déjà fait, que la quantité transportée augmente avec la résistance du liquide.

Les résultats des expériences qui précèdent doivent dépendre du frottement qu'éprouvent les liquides dans leur passage à travers les pores du diaphragme. M. Wiedemann a employé une autre méthode qui est indépendante de cette influence : il a fermé le tube /, a adapté un manomètre à mercure m à l'extrémité du tube /, et il a mesuré l'énergie d'action du courant, par la différence de hauteur des colonnes de mercure au moment où cette différence ne variait plus. Il est évident que les expériences ne pouvaient être faites, par ce moyen, que sur les liquides qui ne dégagent pas de gaz en se décomposant; aus&i , ont-elles été faites principalement avec des dissolutions diversement concentrées de sulfate de cuivre. Elles ont conduit aux lois suivantes : la force de transport du courant est mesurée par une pression 4° proportionnelle à son

Fig. n 44.

< Annale* de chimie et de physique, 2e série, t. XXXVII, p. 242.

intensité ; 2° proportionnelle à la résistance du liquide ; 3» proportionnelle à l'épaisseur du vase poreux ; 4° la pression est en raison inverse de la surface du vase. Les deux dernières lois ne sont pas en contradiction avec les résultats trouvés par l'autre méthode, si Ton tient compte des lois de l'écoulement des liquides par les tubes capillaires (1,262). En effet, la résistance r qu'opposent ces sortes de tubes au passage des liquides est proportionnelle à leur longueur, puisque la vitesse d'écoulement est en raison inverse de cette longueur, qui est, ici, représentée par l'épaisseur. On a donc r — ne, e étant l'épaisseur, et n une constante qui dépend de la nature du vase poreux et de l'étendue de sa surface. La force qui fait équilibre à l'action du courant est donc égale à la pression h indiquée par le manomètre, multipliée par la résistance ne, c'est-àdire à 6. ne. On voit donc que, pour un môme courant, h doit être en raison inverse de*. Quant à l'influence de la surface du vase poreux, on voit que la valeur de h doit être d'autant plus grande, que les pores, plus nombreux, donnent un plus libre passage au liquide.

Il est bon de rappeler ici les phénomènes de transports produits par le courant des machines hydro-électriques, et dont nous avons fait mention à propos de l'explication des trombes (1398). Nous allons voir, en outre, en étudiant les décompositions électro-chimiques, d'autres phénomènes de transport, qui les accompagnent habituellement.