CONDUCTIBILITÉ DES GAZ

L'agométre AB se compose d*une éprouvette AB remplie de liquide , dans laquelle plonge un tube capillaire oo' bien calibré, portant une division en Jemi-millimétres tracée sur le verre. Un fil de platine fl peut s'enfoncer plus « moins dans ce tube , pour faire varier la longueur ol de la colonne liquide foe traverse le courant. Ce courant arrive par la lame o et le fil ko. Un mur M istercepte la chaleur rayonnée par le fourneau.

Voici maintenant comment on opère : on sépare d'abord le tube nn' du dreoit, en faisant communiquer les godets/, e' au moyen d'un arc métallique, et Ton donne à Taiguille du réométre une déviation déterminée, en enfonçant plus ou moins le fil/7. On introduit ensuite dans le circuit, le tube nn\ en plaçant les arcs a, a' comme ils sont dans la figure; la déviation du réométre diminue, nais en enfonçant le fil fl, on la ramène à sa première valeur. Alors la dimi- Dotion de longueur de la colonne liquide lo fait connaître la résistance propre da gaz chaud, augmentée de la résistance au passage entre le métal et le gaz ; les résistances des fils de communication et des arcs a, a' étant négligeables. Il (aut avoir soin d'opérer rapidement, pour i|ue la colonne liquide lo n'ait pas le temps de s'échauffer par le passage du courant.

IC44. RésMitats. — !<> Lesgaz ne commencent à laisser passer le courant p'i la chaleur rouge , et leur résistance diminue de plus en plus au-delà de %tte limite. Au rouge blanc, ils donnent passage aux courants les plus faibles, ^ndant leur résistance est toujours très grande ; celle de l'air, au rouge, est igale à 30000 fois environ celle de l'eau contenant rôoûô ^^ sulfate de cuivre.

ifi Les divers gaz présentent la même résistance au rouge , puis les diiïé- 'eoces se prononcent de plus en plus , pour s'atténuer ensuite et disparaître )resque entièrement au rouge blanc. La résistance de l'air étant prise pour mité, celle des autres gaz est

hydrogène a%ote

^rogène, proto-carbmié, oxygène, chlore, et ioii protoxyde, a. carbonique.

Entre vers enire au plus à peu près entre

UetO.4 0.4 0.4et0.7 0,93 1 4.2 et 2.

On voit qu'il n'y a aucun rapport entre ces résistances et les densités. 3o La résistance est plus faible quand le tube de platine sert d'électrode négatif, $st-à-dire quand le fluide positif entre par la plus petite surface ; tandis que résistance est indépendante du sens du courant, quand il traverse le gaz en ssant entre deux fils tendus dans le tube. On remarque un résultat semblable or les liquides, et on l'attribue à ce que la polarisation, qui est surtout proncée sur l'électrode négatif, y est d'autant moins sensible en chaque point e cet électrode présente une plus grande surface. Peut-être y a-t-il nn effet nUable pour le platine plongé dans les gaz.

4« La résistance diminue avec la pression du gaz. Cependant le courant est ojours complètement intercepté, même dans le vide, an-dessous de la chaleur pge. Au-delà de cette limite, les différences entre les résistances des divers

gaz à la même température deviennent de plus en plus faibles I mesure que la pression diminue ; et quand elle n*est plus que de 2 millimètres, lesrésisUBces sont égales. Pour l*air à la température rouge, les pressions étant soccessiTement 760, 137, 40 et 2 millimètres, les résistances sont représentées par les nombres 20,9; 7,1; 4,8; 3,8.

5° Des expériences faites sur Tairont prouvé que la résistance varie avec Tintensité du courant. Cette variation appartient-elle à la résistance propre du gaz, ou bien affecte-t-elle seulement la perte au passage? M. E. Becquerel peodie pour cette dernière opinion, que Ton pourrait contrôler en opérant an moyen de deux fils tendus parallèlement, dont on ferait varier la distance. Quand le conrant est fourni par une même pile et qu'on modifie son intensité au moyen do réostat, on trouve que la résistance diminue quand l'intensité augmente, et d'autant plus que la pile possède un plus grand nombre de couples. La résistance dépend aussi, à égalité d'intensité, du nombre des couples ; elle augmente en môme temps que ce nombre. Par exemple, le réomètre marquant 15*, h résistance de Pair, au rouge, a été 572 pour une pile à auge de 40 couples, et 292 pour une pile de 20 couples.

Si l'on veut se rendre compte des lois qui précèdent, dans le système qui sert à expliquera propagation de l'électricité, on rencontre de sérieuses difficultés; car, si l'on conçoit bien que la chaleur ait une influence sur la facilité avec laquelle la décomposition du fluide neutre se fait dans chaque molécule, on ne comprend pas comment la raréfaction diminue la résistance des gaz. puisqu'elle réduit le nombre des points matériels par l'intermédiaire desquels se fait la propagation. Il y a donc là un point obscur qui appelle de nouvelles recherches.

I. Des forces éleotromotrioes des diverses espèces de oMiples.

1645. La formule de Ohm i = E : R contient la somme E des forces électromotrices du circuit (161 8); cette quantité représente l'effort qui tend à vaincre les résistances qu'il renferme. Elle dépend du nombre des couples et de leur nature; mais, comme nous le verrons, elle est indépendante de la grandeur des lames qui les composent, comme cela résulte, du reste, des expériences de M. Kohirauch (4G2i) qui l'a trouvée proportionnelle à la tension aux pôles» laquelle est indépendante de la grandeur des couples. Cette tension peut dwc ser>'ir de définition à la force électromotrice, quelle que soit Topinion que l'ofl adopte sur la cause qui engendre l'électricité voltaïque. Plusieurs physicieosoot imaginé des méthodes pour mesurer le terme E, soit pour appliquer la formule qui le contient, soit pour comparer les différents systèmes de couples.

4646. MÉTHODES POUB COHPABER LES FORCES DES COUFLBS. — M. Ohm a indiqua

tipranière méthode pour comparer les forces électromotrices de deux couples : Ninesureavec un réomètre les intensités i et i' des courants que donne Tun in couples après qu*on a introduit successivement dans son circuit des lonpmrs î, /' d*un môme fil, pour augmenter la résistance primitive r. On a alors es deux égalités :

i=4:,, i'=;f,; d-où E=^(/'-i).

0 éliminant r. On trouve de môme pour Tautre couple, une valeur E", et Ton irise E parE\ Les deux valeurs deE et E' dépendent évidemment de Tinstrumt avec lequel on mesure i et i' ; mais le rapport E : E' en est complètement idépendant, ainsi que de Tunité choisie pour exprimer i et i\

■échode de ■• Peehner. — On dispose les deux couples à comparer, dans ■ môme circuit, d*abord de manière que les courants qu'ils produisent mar* hentdans le môme sens, ensuite de manière qu'ils marchent en sens contraire, t Ion mesure, par la méthode des oscillations, les intensités des courants ésoltants. On admet que ces intensités sont égales à la somme s, puis à la iférence d des courants particuliers de chaque couple. On a donc, en représenut par r, r' les résistances individuelles des couples (1620),

Les deux méthodes qui précèdent ne sont applicables avec exactitude qu'aux xmples à courant constant ; car, pour les couples variables, indépendamment les changements continuels de la quantité môme que Ton veut évaluer , les "ésistanccs r et r' varient d'une expérience à l'autre, de sorte que l'on ne peut «ngerà les éliminer. M. Fechnera employé un autre procédé qui est indé- )eDdant des variations de r et r' : on ajoute aux circuits dans lesquels on ntroduit les couples à comparer, une môme résistance très grande R, par apport à laquelle les résistances des couples peuvent être négligées, et l'on Desure les intensités i et V ; on a alors :

1 négligeant r et r' devant R. Cette méthode a été appliquée avec succès par '. Joule ,^qui prenait la résistance R égale à plus de 300 fois r et r' ; et par . E. Becquerel , qui la prenait égale à 30000 fois celle d'un couple de Grove,

mesurait i et V en milligrammes au moyen de la balance électromagnétique sente plus haut (1614).

■étiiode de ■• i^heatstoae. — M. Weatstone a appliqué son réostat à la ^rmination du rapport E' : E=n entre les forces de deux couples constants^.

1 Annales de chimie et de physique, 3« série, t. VU, p, 87.

2 AnnaUt de chimie et de physique, 8« série, t. X, p. 274.

574 PROPAGATION DE L*ÉLECTRiaTÉ.

On commence par faire passer à travers le réostat et] un réomëtre, le i du premier couple, et Ton modifie la résistance de manière à obtenir une dénttiii déterminée, indiquant une certaine intensité i ; on a alors i = E : r. On fil ensuite tourner le réostat de manière à obtenir une nouvelle déviation indiquai

une autre intensité , et Ton a f ' = . On opère de même avec le second

couple, de manière à obtenir successivement les mêmes intensités t, i'; osa d*abord t=nE : nr ; car la résistance doit être nr pour que la valeur de i reste la même qu*avec Tautre couple. Ajoutant ensuite une longueur de Gl T , de

manière à obtenir Tintensité %\ on a i' = — --r- Les deux valeurs de i'éM

nr+r E nE

égales , on a = — — p- ; et par conséquent Z'=nJ. Le rapport ckcr-

ché n est donc égal au rapport, donné par le réostat, des longueurs de fil ajontéa successivement avec les deux couples, pour passer de i & t'.

Méthode de M. Pooiiiet. — Pour comparer la force d'un couple hydroélectrique à celle de son couple thermo-électrique normal (1615), H. Pouilld met dans le circuit, avec le couple, une boussole des sinus et le fil de plaÛK qui lui a servi à comparer la conductibilité des liquides h celle des métaux (1638). Il introduit des portions de ce fil telles que les déviations restent les mêmes quand il opère avecTun ou Fautre couple. La formule i=E : R montre qualon les forces E des couples sont entre elles comme les résistances totales d» deux circuits, exprimées en longueur du fil de platine. Les longueurs rédoitei de la boussole et de chaque couple sont déterminées par la méthode qui avaii servi à établir la formule des piles (iG23).

Méthode de M. Singer. — Dans cette méthode, on n*a pas besoin d( connaître la résistance du couple. On introduit dans le circuit une boussok des tangentes, on obtient une déviation a, et Ton a tang a = E : R ; si l'ofl introduit une résistance additionnelle p, 'on aura tang a'=E : (R+ p). Remplaçant H par sa valeur tirée do la première équation, il vient tang «'== ;

et si l'on suppose p=E, on a tang «' = — ; . Si donc , on introduil

*^*^ ^ ^ i -^ lang a

dans le circuit une résistance p telle que la déviation soit égale à a donnée pir la dernière égalité, celle résistance représentera la force électromotrice di couple exprimée en longueur de fil du réostat qui a fourni la résistance p.

Méthode de M. Jaies Regnaaid. — Voici le principe de cette méliiode, que son auteur nomme méthode d'opposition ^ Quand deux couples égaux soit disposés en ordre inverse dans le même circuit, il n'y a pas de courant, ei plutôt les deux courants en sens contraire s'cntre-délruisent. Si Tun des coipies est plus fort que Taulre, il se produit un courant dont Tintensité se

1 Annales de chimie et de physique^ 3^ série, t. LXIV, p. 453.

ta moyen de la différence des forces électromotrices des deux couples. BOUS considérons deux couples donnant séparément des courants dont Dsités sont E : r, et E' : r' ; si Ton met ces courants en opposition même circuit, Tintensité du courant résultant sera, d*aprës la formule

f = — -j^ . Ce principe, que M. Faraday semble avoir admis impli-

t, se trouve vérifié par un grand nombre de ses expériences , et il est I voir quelle serait la marche à suivre pour rétablir. L'intensité serait l'on avait £=£', quels que soient r et r\ Si, au lieu de deux couples,

îdérait deux piles , on aurait I = „"" , , R et R' étant les résis-

otales de ces piles. Si Ton prend pour unité, un couple de Tune des

1 aura E'=1 ; et si l'on oppose un seul couple E, à un nombre n'

tel que Ton ait I = 0, on aura E=n' ; c est-à-dire que le couple

*é équivaut à autant de fois le couple-unité qu'il a fallu en employer

Fig. 4206.

itrebalancer le courant qu'il produit. L'unité adoptée par M. J. Regnauld luple d*une pile thermo-électrique bismuth et cuivre, dont les soudures ternativement à 0"" et à 100''. Cette pile avait 60 éléments, dont il sait dans le circuit un nombre convenable pour annuler le courant du i étudier. Mais comme ces 60 unités étaient insuffisantes pour contre- * la plupart des couples hydro-électriques, M. J. Regnauld a aussi !, comme intermédiaire, un couple hydro-électrique d'une constance lable, formé de lames de zinc et de cadmium disposées comme celles e de Daniell ; le cadmium plongeant dans du sulfate de cadmium , et dans une solution de sulfate de zinc saturée à H", Ce couple peut être comme une unité d'un ordre supérieur ; quelles que soient ses dimensions, aut à 55 unités thermo-électriques.

'g. 1206 représente l'ensemble de l'appareil de M. J. Regnauld. la pile thermo-électrique, X le couple qu'on veut lui comparer, R un

réomètre de 2i00 tours, et P, 4 couples zinc-cadmium équivalant chacon i 55 couples thermo-électriques. Le courant du couple X, et ceox des piks AA' et P circulent en sens contraire. Les couples thermo-électriques doiveat être bien identiques. On en voit un en hcc'h\ à droite de la flgure; il est forné d*un barreau de bismuth hW coulé dans un tube de verre qui lui sert d'enveloppe. Un fil de cuivre bien recuit ce' est soudé par un bout k Textrémité deb branche h, et par l'autre, à la branche opposée du barreau suivaut. Le coim est joint au bismuth, sans métal intermédiaire : le fil de cuivre, recourbé a crochet, a été enfoncé dans le bismuth, pendant qu'il était tenu en fusion à son extrémité au moyen d'une lampe à alcool. Toutes les soudures du côté h s'enfoncent dans de la glace fondante; pour éviter que l'électricité ne passe de l'oBe à l'autre, chaque couple a été enduit d'une couche isolante, en le plongeantdiBS de la cire vierge. Les branches du côté b' sont enfoncées dans de la cire miiitenue en fusion dans une auge o, au moyen d'eau en ébullition chauffée par des lampes à alcool. Des thermomètres /, /, l donnent la température de la cire. M. J. Regnauld s'est assuré de l'identité de ces couples, en comparant une série quelconque de 55 d'entre eux, à son couple zinc et cadmium. Pour faire varier le nombre des couples thermo-électriques introduits dans le circuit, il emploie un curseur m muni d'un ressort r, qui touche un des arcs de cuivre des couples, de manière à mettre en dehors du circuit tous ceux qui sont compris entre r et A'.

i«4'Y. BisuLTATS uiNtRAUX. — Voici los principaux résultats trouvés par divers physiciens :

I. Grandeor des eoopies. — M. Whcatstone a reconnu, par sa méthode, que : 1° la grandeur des éléments n a pas d'influence sur la force électromotriee^ comme la théorie l'indique. Ce résultat a été principalement constaté surlrob de ses couples à amalgame de zinc (1664) de dimensions très différentes; il a fallu avec chacun d'eux, 30 tours du réostat pour faire passer le réonièlre, de 45° à. 40°. ^'^ La proportion de zinc contenue dans l'amalgame n'a aucone influence ; ce qui pouvait se prévoir d'après la loi qui précède, puisque, changer la quantité do zinc revient à faire varier le nombre de points attaqués. Cette loi a été confirmée par M. J. Regnauld, qui l'a vérifiée aussi avec un couple à amalgame de potassium.

II. Nombre des eouples. — La force électromotrice est proportionnelle n nombre des couples. Ce principe, admis par M. Ohm, pour établir la formok des piles à plusieurs éléments (1620), a été déduit de l'expérience par MM. Fechner et Pouillet. Ce dernier évalua la force individuelle de 6 couples de Daniell, au moyen de leur résistance et de l'intensité du courant qu'ils produisaient, en fit la somme, et la trouva égale à la force de la pile obtenue eo les réunissant en série. M.Wheatstone a aussi vérifié cette loi sur ses couples à amalgame; pour amener le courant, de 45° à 40°, il fallut 30, 61, 91, 120,130 tours du réostat, quand le courant était fourni par 1, â, 3, 4, 5 couples. M. Poggendorff a fait une vérification semblable, sur la réunion d'un couple de

Grovêavecun conpte deDaniell. Nous rappellerons que , si la forc« électromotriée aagmeiite avee le nombre de couples, la quantité d^électrictté reste toujours hffléme, quand la résistance extérieure est négligeable. Si, dans une pile, on augnente les dimensions de certains couples, la force électromotrice ne varie pas ; i»is la résistance de ces couples diminuant, la quantité d'électricité augmente. m. Dtaphrmfpmefi. — Il résulte d*expériences de M. J. Regnauld, faites nr des couples de Daniell et des couples zinc-eadmium, et avec des diaphragmes ^porcelaineporeuse, terre de pipe, baudruche, bois de poirier, palissandre, ébéne, buis, que la nature et l'épaisseur du diaphragme poreux n'ont aucune înflaence sur la force électromotrice. M. Gaugain avait déjà constaté cette loi sur la pile de Daniell, parla méthode d'opposition. Il a aussi reconnu qu'elle ne Inappliqué pas aux couplesdeM.Whcatstone, cequeM.J. Regnauld aconQrmé: tuidis qu'un couple de Daniell pris pour terme de comparaison remportait de 3 unités thermo-électriques sur le couple à amalgame de zinc muni d'un diaphragme en porcelaine, ce dernier surpassait le premier de 26, 44>, et 103 unités, quand son diaphragme était en terre de pipe, baudruche ou bois de létre. Cette exception est attribuée par M. Gaugain à un dépôt de cuivre, par- ^ fiitement visible, qui se fait dans l'intérieur du vase poreux rempli d'amalgame, [- flans lequel pénétre le sulfate de cuivre. En effet, M. J. Regnauld ayant placé f levase poreux dans un autre de même substance, et rempli l'intervalle avec une solution de sulfate de zinc , la force du couple fut indépendante de la nature du daphragme.

IV. influeiice des dissolutions. — l® M. Wheatstone a reconnu que la i . 1^8 grande force électromotrice d'un couple àdeux liquides a lieu quand le métal '•; ^i prend le fluide positif est plongé dans une solution d'un sel de ce métal; [.,^rs la surface du métal ne change pas de nature, car il ne s'y dépose que r fks particules de môme substance. Par exemple, avec un couple à amalgame de 3inc et cuivre, il faut 30 tours du réostat pour faire passer le réomètre, de 45° . iiO"*, quand le cuivre plonge dans une solution de sulfate de cuivre ; et il ne fint plus que 20 tours quand ce métal plonge dans l'acide sulfurique dilué. Si le «livre est remplacé par du platine, il faut 40 tours quand ce dernier métal plonge Ans une solution de chlorure de platine, et 27 seulement , dans l'eau acidulée. 2oLe même physicien a conclu d'expériences faites sur des couples àamal- {une de zinc, que la force électromotrice est indépendante du genre de sel que contient la solution dans laquelle plonge la lame qui prend le lluide positif, quand <e sel est formé du même métal que la lame. Par exemple, avec une lame de coiTre, les résultats sont les mêmes quand elle plonge dans le sulfate, le sulfate ^moniacal, l'acétate, le perchlorure, ou le nitrate de cuivre, quoique l'intensité encourant change beaucoup de l'uneàTautre solution, à cause de la différence 4e conductibilité. Le nitrate seul a donné des résultats incertains , sans doute - i cause de l'action de l'acide nitrique sur le mercure.

3« M. J. Regnauld a reconnu, avec des couples de Daniell et des couples ^Qc-cadmium, que les deux lames plongeant dans des solutions de sels du môme

578 PROPAGATION DE L*ÊLECTRICITÉ

métal, la force électromotrice ne dépend pas du degré de coocentratioa A solution, depuis i jusqu'à 7^. La limite est un peu moins éloignée pour métal qui prend le fluide positif, que pour l'antre métal.

A^ Le même physicien a déduit d'expériences faites sur des couples âiie-G mium, zinc^obalt, zinc-nickel, zinc-aluminium, dont chaque lame plongeaité une solution saline du même métal, que la force électromotrice varie très | quand on change le genre du sel. Mais cette loi ne paraît être sufiBsaiu approchée que pour les métaux très éloignés Tun de l'autre dans la série él tromotrice.