DE L'ÉCHAUFFEMENT DES FILS

est ralentie. Cela nous explique pourquoi un fil fond d'autant plus facilement qu'il est plus court.

Si l'on compare deux fils de diamètre différent, il faut encore avoir soin d'opérer avec un circuit toujours composé dé la même manière. Pour cela, les deux fils sont placés l'un dans le thermomètre, l'autre dans l'excitateur. Après avoir observé réchauffement du premier, on les change de pjace et l'on observe réchauffement du second. M. Riess a trouvé ainsi que Yécliauffement est en raison inverse de la 4e puissance du diamètre du fil. Ce qui revient à dire qu'il * est proportionnel à la quantité d'électricité qui passe par une molécule, et en supposant que toutes les molécules d'une section en reçoivent également. En effet, les quantités d'électricité e, e' qui passent par une molécule, de deux fils de diamètre d, d\ sont en raison inverse des sections ou des carrés des diamètres ; on a donc el e =d'2 : d2. Mais on a aussi, en appelant t et t' les échauffements, f : l' = ea : e'2, d'après la loi relative aux charges. En combinant ces deux proportions , il vient t : /' = d'k \ dA.

Dans toutes ces expériences, on n'a pas à tenir compte des parties du circuit autres que les fils que l'on compare, la section de ces parties étant relativement très grande et ne produisant pas de résistance sensible.

En réunissant les lois qui précèdent, on peut représenter réchauffement t d'un fil par la formule t = ke*:d4s, dans laquelle la constante k dépend de la substance du fil.

Effet du ralentissement de In déefamrge. — L'échauffement du fil invariable du thermomètre est d'autant plus faible que le fil de l'excitateur qui fait partie du circuit est plus fin et plus long. L'échauffement parait être en raison inverse de la longueur et proportionnel au carré du diamètre de ce fil. Ce résultat est dû à la résistance qu'il oppose au passage de l'électricité ; en effet, des obstacles divers, comme des tubes pleins de liquide, des morceaux de bois mouillés, des interruptions dans le fil, susceptibles d'être franchies par Y électricité, diminuent l'échauffement en ralentissant la décharge, à laquelle ils peuvent donner une durée appréciable. M. Riess a trouvé que le retard est proportionnel à la résistance du conducteur intercalé, et que l'échauffement est réciproquement proportionnel à la durée de la décharge. En désignant par X et p la longueur et le diamètre du fil de l'excitateur, par b une constante, et supposant qu'il n'y a pas d'autre résistance sensible dans le circuit, l'échauffement

est représenté par la formule générale t = K— — : (H — - Y

Comparaison des pouvoirs conducteurs des métaux. — M. Riess a comparé les résistances, et par conséquent les conductibilités de divers métaux, en les substituant les uns aux autres dans l'excitateur, en tenant compte de leur longueur et de leur diamètre, d'après les lois précédentes. 11 a trouvé ainsi que, en représentant par 100 la longueur d'un fil de cuivre, des fils des autres métaux devraient avoir les longueurs qui suivent, pour produire la même résistance sous le même diamètre :

Argent, cuivre, or, cadmium* laiton, palladium, fer, platine, étain, nickel, plomb. 448,7 400 88,9 38,35 27,7 48,48 47,6 45.52 44,7 43,45 40,34

De plus, avec ces longueurs relatives, ces fils dégageraient la même quantité de chaleur, si on les supposait placés les uns au bout des autres, et traversés par la même décharge. Leur élévation de température serait donc en raison inverse de leur chaleur spécifique et de leur densité, la longueur n'ayant pas d'influence, comme nous l'avons vu.

Nous expliquerons plus tard comment, au moyen des décharges continues de la pile galvanique, on peut comparer par d'autres méthodes, la conductibilité des divers métaux, et nous verrons qu'on arrive \ des lois analogues à celles qui précédent. H. Clausius est parvenu à expliquer les lois trouvées par M. Riess, au moyen de la théorie mécanique de la chaleur. Il remarque qu'une décharge est un mouvement de fluides dont les particules agissent les unes sur les autres, et, appliquant les principes de la mécanique analytique, il trouve que la variation des forces vives n'est pas nulle. Cependant l'état initial et l'état final sortt des états d'équilibre des fluides ; il faut donc que la force vive développée se retrouve quelque part ; elle est représentée par la chaleur dégagée, et, en en cherchant la valeur, on retrouve les lois de M. Riess '.

«335. Effets d'induction. — M. Riess a encore reconnu qu'un fil voisin de celui qui laisse passer la décharge, peut la ralentir quand il est moins bon conducteur que lui. Pour que l'effet soit sensible, il faut que le fil de décharge soit roulé en spirale, ainsi que l'autre, de manière que les longueurs en présence soient très grandes. Il faut, de plus,. que les deux bouts du fil indépendant de la batterie, se joignent de manière à former un circuit fermé. Il y a évidemment un effet d'induction dans le circuit, dont l'électricité réagit sur celle qui passe dans le fil de décharge ; aussi, le ralentissement est-il d'autant plus prononcé que le fil induit est moins bon conducteur2.

M . Knochenhauer a fait aussi un long travail sur les effets d'induction dans des fils voisins, et sur les quantités de chaleur développées dans plusieurs fils servant simultanément à décharger une même batterie. Il se servait d'un thermomètre électrique analogue à celui que nous avons décrit plus haut '.

«336. m. effets «tcAifiauBS db la DÉcHiifiB — Nous rappellerons d'abord l'ébranlement produit dans les fluides que traverse l'étincelle, qui nous a servi à expliquer le bruit qui l'accompagne (1283), et qui peut être assez violent dans les liquides pour briser des vases.

Si l'on place une lame isolante ou imparfaitement conductrice entre les deux boules de l'excitateur universel, elle est brisée ou percée par la décharge d'une batterie suffisamment puissante. L'étincelle d'une forte machine électrique peut

i Pogg. ann. t. LXXXVI, p. 337, et Afin, de ch. et de ph., 3° série, XXXVÏll, p. 200. 2 Complet-rendus de l'Académie des sciences de Paris, t. X, p. 447. S Annales de chimie et de physique, 2e série, t. XY1I, p. 77.

Fig. 4 009.

produire les mêmes effets : celle que donne la machine du Musée Teyler peut percer de part en part un livre de 192 feuillets.

Perce-verre. — Quand on veut percer une lame de verre, on emploie souvent le perce-verre (fig. 1009) : la lame v est placée sur un cylindre en verre et entre deux pointes isolées l'une de l'autre. On met sur la lame, une goutte d'huile destinée à empêcher l'électricité de se disperser. Quand on a fait passer la décharge entre les pointes, au moyen des boutons a et 6, la lame est percée. Le trou est rond, à peine étoile, h contours mats, et quelquefois il reste rempli de verre en poudre. Il faut une puissante batterie pour percer une lame de ~ millimétré d'épaisseur.

Peree-emrte. — Pour percer une feuille de carton, on emploie le perce-carte ( fig. 1010), qui est disposé de manière à mettre en évidence deux résultats curieux. On fait partir l'étincelle entre les pointes a et c qui sont isolées l'une de l'autre, et la carte, placée très obliquement, comme le montre la figure, se trouve percée. Les bords du trou, o, sont relevés sur les deux faces de la carte. On explique ce résultat par la décomposition par influence qui se fait dans la carte, de manière qu'il y a en réalité deux étincelles partant de l'une et l'autre face pour aboutir à la pointe qui est du même côté. On remarque , de plus , que le trou o n'est pas à la même distance des deux pointes ; il est beaucoup plus rapproché de la pointe négative. Si même on fait d'avance un trou h égale distance des pointes, la décharge ne le traverse pas. La présence de l'air intervient dans ce phénomène singulier. Tremery, qui Ta remarqué le premier, a vu dans l'air raréfié, le trou se rapprocher du milieu à mesure que la pression était plus faible. Si l'on met la carte entre deux pointes horizontales plus élevées l'une que l'autre,, on voit , dans l'obscurité , un trait lumineux qui rase la carte et va de la pointe positive à la pointe négative , en face de laquelle se forme le trou. Pour expliquer ces faits, on a coutume de dire que le fluide positif se transporte plus rapidement à travers l'air, que le fluide négatif; de sorte que, faisant plus de chemin dans le même temps, le point de la carte où se joignent les fluides est plus rapproché de la pointe négative.

Cerps brisés en «itérés. — Quand on fait passer la décharge à travers un morceau de bois dans le sens des fibres, en engageant dans ses extrémités les pointes de l'excitateur universel, il éclate en plusieurs morceaux. Van- M arum, au moyen d'une batterie de 15 mètres carrés, a fendu en deux un cylindre de buis ayant 81 mm de diamètre et de hauteur. Les tiges de l'excitateur s'enfonçaient dans des trous pratiqués dans les bases, de manière à se

Fig. 4 010.

trouver à 27** l'une de l'autre. La force développée équivalait à prés de 3000 kil.

Si l'on fait passer la décharge à travers une feuille d'or placée entre deux lames de verre chargées de poids, l'or est volatilisé, et les plaques souvent brisées en mille fragments. Un fil de fer très fin, tendu dans un tube de verre, le brise aussi au moment où il est réduit en poussière, si ce n'est quand ce fil est enveloppé de papier. Quand le fil est entouré d'eau ou d'huile, remplissant le tube, le choc est extrêmement violent, et Ton peut briser ainsi des canons de pistolet.

Si Ton pose les deux boules c, c de l'excitateur (fig. 1003) sur une lame de papier, ou de verre très mince, bien desséchée, et étendue sur la tablette t, •cette lame est déchirée ou brisée par une très forte décharge. Quand la lame . de verre n'est pas brisée, elle présente des traces d'altérations superficielles qui se voient en la portant au jour, ou au moins en troublant sa transparence par insufflation. Les figures obtenues ainsi sont connues sous le nom de figures roriquet. Ce phénomène, étudié par M. Riess et par M. Peyré, se produit facilement au moyen d'étincelles rasant la surface du verre, comme dans la figure 951. M. Riess a reconnu que, si la décharge est violente, le verre est comme dépoli avec du sable ; de plus, il est devenu conducteur sur les traces visibles et sur les parties voisines qui se distinguent par le souffle. M. Wartmann a vu la décharge produire sur le mica des effets encore plus prononcés, d'une grande régularité , et accompagné de couleurs. M. Riess a pu distinguer des figures roriques sur une lame de mica présentée simplement à l'aigrette fournie par une pointe.

Changements de longueur des fil». — Nairne ayant fait passer plusieurs décharges d'une batterie de 3 mètres carrés, à travers un fil de fer non tendu, de 270 millimètres de long et de 3nm de diamètre, trouva qu'il s'était raccourci de ~, après 15 décharges; le diamètre avait un peu augmenté. Une 16e décharge le fit fondre. Un fil de cuivre donna des résultats semblables. M. E. Becquerel a fait de nombreuses expériences sur ce sujet '.lia trouvé, sur des fils de platine, que le raccourcissement était en raison inverse du cube du diamètre. A la 3e ou 4e décharge, le fil, qui n'était tendu que par un faible poids comme dans la fig. 919, prenait une forme ondulée, et les ondulations allaient en augmentant sans changer de place, quand on multipliait les décharges.

4339. Phénomènes de transport. — M. Peyré a vu une colonne liquide introduite dans un tube capillaire traversé par la décharge, se porter à l'extrémité par laquelle arrivait le fluide négatif, et revenir ensuite lentement sur ses pas.

Quand la décharge passe entre deux boules métalliques , il y a des parcelles enlevées et transportées d'une boule à l'autre. Ce fait, observé d'abord par Muschenbroeck et Brugnatelli, a été étudié en détail par M. Fusiniéri 3.

* Comptes-rendus des séances de l'Académie des sciences de Paris, t. VIII , p. 496.

* Arckkes de l'électricité, par M. De la Rive, t. III, p. 597.

H vérifia d'abord que la décharge dune bouteille de Leyde, reçue sur une plaque d'argent, y dépose une petite tache jaune provenant de son bouton de cuivre. Il fit ensuite passer la décharge d'une batterie munie d'un bouton d'argent, à travers un disque de cuivre de 9 centimètres de diamètre et de \ de millimètre d'épaisseur; ce dernier était tenu par un manche de verre et appliqué contre la boule de cuivre de l'excitateur. Les deux faces du disque présentèrent des cavités dans lesquelles on distinguait des parcelles d'argent. Il y en avait aussi sur la boule de l'excitateur, et la boule d'argent présentait des traces de fusion et était tachée par de l'oxyde de cuivre. — Dans une autre expérience, une boule d'or fut placée sur la batterie, et un disque d'argent isolé fut appliqué sur cette boule. La décharge, partant du disque d'argent, fut reçue par la boule, aussi en argent, de l'excitateur ; la face du disque opposée « à la boule d'or présenta une belle tache jaune de plusieurs centimètres de diamètre. La boule d'argent présenta aussi des traces d'or, et la boule d'or, des traces d'argent. Ces traces d'or disparaissent peu à peu. comme si l'or 'se volatilisait Le disque d'argent ayant été placé à égale distance des deux boules, présenta, après la décharge, des taches d'or égales sur ses deux faces. M. Fusiniéri explique ces faits par le transport de l'argent ou de l'or à travers le disque interposé ; il attribue même à l'entraînement des particules, les perforations des corps traversés par la décharge. Mais ne pourrait-on pas penser que, le disque étant d'un petit diamètre, l'électricité a pu, en partie, l'envelopper et franchir ses bords en transportant, à travers l'air, les parcelles d'or ou d'argent aux points où on les trouve? Il serait nécessaire de répéter ces expériences avec des disques de grandes dimensions et entourés d'une substance isolante,

Les parcelles emportées par l'étincelle expliquent, suivant Haies, les différentes couleurs qu'elle présente d'après la nature des corps d'où on la tire : par exemple, sur le fer, l'étincelle est blanche ; sur le cuivre, verte : sur le charbon, jaune; sur l'ivoire ou le buis, cramoisie. Une orange placée entre les deux boules de l'excitateur universel parait enveloppée, pendant la décharge, d'une atmosphère lumineuse d'un beau rouge orangé.

La force qui détache les parcelles métalliques superficielles n'est autre, probablement, que la répulsion qui s'exerce entre elles, jointe à l'état de vapeur dans lequel les met la quantité énorme d'électricité qui les saisit. Priestley a fait une expérience qui vient à l'appui de cette explication. Ayant fait passer une forte décharge à travers une chaîne de fer étendue sur une lame de verre, il vit chaque chaînon se dessiner sur le verre, au moyen d'une poudre noire qui s'en était détachée, et la chaîne avait un peu diminué de poids. Une partie de cette poudre faisait corps avec le verre. Si l'on frotte une médaille avec de la plombagine, de manière que les traits en creux en restent remplis, et qu'on la fasse traverser par une forte étincelle après l'avoir posée sur une feuille de papier, les traits de la médaille s'impriment sur le papier, par la plombagine qui se détache des croux.

«338. Déplacements par enœ latéral. — Priestley, en cherchant à imiter certains effets de la foudre, a reconnu que des corps situés près du point où a lieu une forte décharge peuvent être vivement déplacés. Ainsi, des morceaux de liège, de bois, sont chassés à plusieurs pouces de distance. Le résultat a lieu, mais avec moins de force, quand la décharge traverse un fil fin, même quand il n'est qu'échauffé. Priestley explique ces phénomènes par la commotion de l'air ; de sorte que la cause serait la môme que celle qui chasse la balle du mortier électrique (130). Mais, comme il l'a constaté lui-même, de la poudre renfermée dans une fiole s'agite au moment de l'explosion ; et dans le vide, l'effet latéral est peu affaibli, et ne parait pas augmenté dans l'air comprimé. M. Pou Met attribue ces déplacements brusques à la décomposition par influence, qui se fait avec une telle instantanéité et une telle énergie, que les corps, dont la conductibilité est imparfaite, sont entraînés par les fluides qui ne peuvent se déplacer dans leur intérieur avec une rapidité suffisante. .

- 4333. iv. mm GHIHQUB8 db la BÉciAiw. — Si l'on fait passer une série d'étincelles dans une éprouvette placée sur le mercure et remplie des gaz suivants : gaz oléfiant, acide sulfhydrique, acide cklor hydrique, protoxyde d'azote, yaz ammoniac, phosphure d'hydrogène, ils sont décomposés, et leurs éléments séparés. V acide carbonique se décompose en oxyde de carbone et oxygène. Ces décompositions, connues des anciens physiciens, ont été particulièrement étudiées par Van-Marum. La décharge peut aussi décomposer les substances isolantes qu'elle traverse : l'éther, les huiles grasses, les huiles essentielles, comme Ta constaté Morgan, un des premiers. Les huiles donnent du gaz oléfiant, de l'hydrogène et de l'oxygène. L'étincelle peut aussi produire des combinaisons : Priestley a trouvé qu'une série d'étincelles à travers l'air, fait diminuer son volume et lui communique la propriété de rougir la teinture de tournesol -, Cavendish a reconnu qu'il se forme de l'acide azotique, par la combinaison d'un peu d'oxygène et d'azote. L'inflammation des mélanges gazeux explosifs n'est pas à citer ici, parce que l'étincelle agit, dans ce cas, comme le ferait une flamme.

Dans la fusion d'un fil de laiton, le zinc et le cuivre sont séparés, et on peut les trouver à l'état d'oxyde, sur une lame de verre. Une série d'étincelles à travers de l'oxyde d'étain renfermé dans un tube de verre, fait apparaître l'étain sur la surface du tube. Le vermillon dépose, dans les mêmes circonstances, le soufre et le mercure qui le composent.

A. Pinaud appliqua sur un carreau étincelant (1286) une feuille de papier enduite de bromure ou d'iodure d'argent, sur laquelle il posa une lame de verre, et, ayant fait passer à travers le carreau la décharge d'une bouteille de Leyde, il vit des taches brunes, sur le papier, aux point correspondants aux étincelles, et obtint ainsi des dessins, qu'il nomma électrographieê.

J340. Décomposition avec transport des éléments. — Dans les

expériences que nous venons de citer, les éléments disjoints restent mélangés; on peut les obtenir séparés et transportés en différents points. Dans plusieurs

essais, Wollaston et M. Bonijol avaient obtenu la séparation des éléments, mais les résultats n'étaient pas parfaitement nets. M. Faraday a réussi de la manière la plus complète : 1° ayant posé sur une lame de verre, une goutte d'une dissolution de sulfate de cuivre, dans laquelle il engagea les extrémités de fils de platine communiquant, l'un avec le conducteur positif d'une machine de Nairne, l'autre avec le pôle négatif, ou avec le sol f, il trouva, après 20 tours de la machine, le fil négatif entièrement recouvert de cuivre. De l'iodure de potassium mélangé d'amidon donna promptement autour du fil négatif la couleur bleue qui atteste la présence de l'iode.

2° On fait jaillir une série d'étincelles d'une machine positive, sur l'extrémité d'une bande de papier humide imbibée de sulfate de soude et colorée avec du sirop de violettes ; la bande rougit à cette extrémité, et devient verte à l'autre qui communique avec le sol. Or, nous savons que les acides rougissent le sirop de violettes et que les alcalis le font passer au vert; les éléments du sel ont donc été transportés séparément aux extrémités de la bande de papier. Si l'on applique, sur une lame de verre V (fig. 1011 ), une série de losanges du môme papier, et qu'on fasse arriver de l'électricité positive par une pointe isolée p, pendant que la pointe n communique avec le sol , on voit les losanges rougir du côté de la pointe p, et verdir à l'extrémité opposée. On voit que l'électricité a Fig. ton.

dû traverser l'espace qui sépare les

losanges; mais il faut que le passage ait lieu sans étincelles. — Si le papier n'est imbibé que de sirop de violettes, les couleurs peuvent encore apparaître aux extrémités, à cause des sels que contient le papier.

Décomposition de l'eau. — De fortes décharges à travers l'eau en décomposent quelques parcelles. Wollaston est parvenu à obtenir des résultats au ■ moyen de faibles décharges, en ayant soin de faire arriver l'électricité en un seul point, afin que toute son énergie s'exerçât sur quelques molécules seulement. Pour remplir cette condition, il engagea dans un tube de verre, un fil d'or terminé en pointe très effilée, fondit le verre autour de la pointe, puis usa l'extrémité du tube jusqu'à ce qu'il vit apparaître le bout du fil. Le tube fut ensuite plongé dans de l'eau communiquant avec le sol, et des étincelles furent lancées sur l'extrémité extérieure du fil. Aussitôt un petit courant de bulles gazeuses s'échappa de la pointe d'or. — W.ollaston a encore opéré ainsi : il remplit un tube capillaire de chlorure d'or, fit déposer l'or dans l'intérieur, en chauffant, et tira ensuite le tube S la lampe, de manière à obtenir une pointe très fine contenant intérieurement un fil d'or, par lequel il fit ensuite sortir

< Il faut que la communication avec le sol soit bien intime. M. Faraday faisait communiquer le fil avec les tuyaux de conduite du gaz ou des eaux; il appelle ce système de conduites appareil de décharge.

l'électricité à travers Veau. Wollaston a décomposé, par le même moyen, du sulfate de cuivre dissous dans l'eau.

Dans ces expériences, les éléments de l'eau sont mélangés. H. Armstrong

en a obtenu la séparation, au moyen de la machine hydro-électrique de l'Institut

polytechnique de Londres (900), et de l'appareil (fig. 1012).

L'eau remplit le vase V, et les tubes /, *', dont la partie

supérieure est traversée par un fil de platine scellé dans le

verre. Un des fils communique avec la chaudière de la

machine, et l'autre avec le sol. On voit l'oxygène se

dégager seul autour du fil f, qui apporte l'électricité

Fig. 4 042. positive, et l'hydrogène autour du fil t\ Nous verrons,

en parlant de la décomposition de l'eau par le courant

de la pile, comment on peut expliquer la séparation des deux gaz.

Quand on se sert d'une machine électrique ordinaire, les gaz séparés sont en si faible quantité, qu'ils sont entièrement dissous par l'eau. M. Andrews a pu cependant les recueillir, en employant des tubes capillaires ne contenant que très peu d'eau qui était bientôt saturée de gaz , et dans lesquels les gaz étaient mesurés sur une échelle. Une machine à plateau a dégagé 0,066 millimètres cubes d'oxygène, après 40 tours faits en 1 minute. M. Andrews a pu aussi opérer avec l'électricité de l'atmosphère, 0 recueillie au moyen d'un cerfvolant électrique, par un procédé que nous décrivons plus loin. Par un temps serein, il a obtenu en une heure 0,054 millimètres cubes d'oxygène '.

M4f Ozone. — Quand on fait passer une série d'étincelles à travers de l'oxygène pur, ce gaz exhale une odeur particulière , et prend des propriétés chimiques nouvelles. Cet oxygène, ainsi modifié par l'électricité, a reçu de M. Schœhein le nom d'ozone. Nous reviendrons plus tard sur les propriétés de ce produit singulier.

4 348. v. Effets magnétiques — L'électricité agit d'une manière remarquable sur les corps magnétiques; mais ce n'est que plus tard que nous pourrons étudier en détail cette action. Nous citerons seulement quelques résultats. Franklin parvint à aimanter de petites aiguilles d'acier, par la décharge d'une bouteille de Leyde, et à intervertir les pôles d'une aiguille aimantée. Beccaria, Cavallo, Wilson, obtinrent des résultats semblables, soit en faisant passer la décharge à travers l'aiguille, soit en la plaçant très prés de l'étincelle. Enfin, Kinnersley ayant placé une aiguille aimantée, suspendue sur un pivot, très près d'un fil de fer, la vit pirouetter rapidement au moment où il fit passer la décharge à travers ce fil.

1 Annales de chimie et de physique, 3«s., t. X, p. 405; et t. L, p. 424.