FORCES ELECTROMOTRICES EN MILLIGRAMMES

Eaa chlorée.

Ean. 500 S0î.H0,4

Eau.O S03,H0.4

Eau , 40 HCh. 4

Eau. 4 potasse,!

Eau,

yariab. ?

Eaa. 20 CyK. i

590 PROPAGATION DE l'ÉLECTRIGITB.

Le métal attaqué prend toujours Télectiicité négative, elle ( lectricité est d'autant plus considérable que Faction chimique est pht voit que Tordre des métaux, relativemen taux forces électromotrices, €Sl avec tous les liquides, sauf la dissolution de potasse, avec laquelle Vd donne la plus grande force (le potassium étant laissé de c6té).— potasse ; le fer, le nickel, le cobalt donnent des actions qui décroisseii ment ; c'est qu'ils deviennent passifs ( 1 561 ). Le zinc et le plomb prés même rapport de force électromotrice, f environ , avec tous les liqi proportion d'acide sulfurique mêlé à l'eau n'a que peu d'influence, car 1 tats sont à peu prés les mêmes avec chaque métal, pour les deux dis employées; sauf avec l'argent.

En prenant la différence entre les forces électromotrices de deox dans un même liquide, on aurait la force du couple formé par ces mél le même liquide, avant toute polarisation. Après la polarisation de la moins attaquée, il faudra retrancher l'effet dû au dépôt d'hydrogène, el trouvedans le tableau ci-dessus (p. 585), pour le cas où la lame a 10 cei carrés. Si le couple était à deux liquides, il faudrait aussi tenir compte tion des liquides, en recourant au tableau (p. 585). En faisant ce cal certaines associations de métaux dans différents liquides, on pourra des inversions ( 1452). Nous remarquerons enfin que les lois IV et V ei-dessus (1647 ) s'appliquent particulièrement aux actions des liquide métaux.

465S. RclatioM entre les forées éleetrenotriees et la décalée dans les aetioas chimiques. — Nous avons vu (153( quantité totale de chaleur, Q, produite dans un circuit par le passage < tricité pendant le temps 6, est proportionnelle au carré de la force éli

trice E, el à la résistance R du circuit : on a donc Q = K — -ô. Si (

temps pendant lequel un équivalent d'électricité est fourni par le cou{ ie=zc^c'^ remplaçant i par sa valeur i = ElR, on tire de là ô = valeur qui, portée dans l'expression de Q, donne Q = CE, en réuniî deux constantes en une seule C. Cette formule montre que hquanttté d dégagée est proportionnelle à la force électromotrice. M. E. Becquerel î à vérifier celte relation en comparant les nombres qu'il a trouvés pou quantités Q données par MM. Favre et Silbermann (1065). En repi par 100 les valeurs de E et de Q correspondantes au zinc, il a trou exacte , pour le zinc et le plomb, dans l'acide sulfurique dilué ou d chlorée. Le fer, le cuivre et l'argent ont donné des valeurs de E et < différentes ; mais il e>t bien diflicile de reconnaître quelle est la o l'action chimique produite ; par exemple, le cuivre ou l'argent dans l'ci forment à la fois des protochlorures et des bichlorures, et l'on ne sait quelle proportion.

MM. Marié-Davy et L. Troost, pour vérifier la môme loi, ont calculé, e

le la force électromotrice, les quantités de chaleur dégagées par les actions chimiques, et les ont comparées à celles qui ont été trouvées par MH. Favre et SilbenDann. Quand c^la se pouvait, ils formaient un couple avec les substances ip*ils voulaient faire agir chimiquement, et mesuraient la force électromotrice. Le plus souvent, ils faisaient passer le courant d'une pile de force E, à travers kl substances à étudier ; ce courant provoquait des actions chimiques, qui l'auraient pas eu lieu spontanément. Ils mesuraient la force électromotrice E' iu système, et prenaient la différence E— E' , qui représentait le résultat cherché. Les deux valeurs de Q, obtenues au moyen des actions d'une douzaine d'acides agissant sur la potasse, la soude, l'ammoniaque ei l'oiyde de zinc, se sont toujours trouvées à peu près égales. Les différences étaient de xô ^n ■oyeone ; ce qui s'explique par les incertitudes des expériences, et particulièrenent du calcul de la chaleur produite dans les actions chimiques nombreuses qui se succèdent. MM. Marié-Davj et Troost ont conclu de leur travail, qu'on peut légitimement employer les forces électromotrices, pour mesurer les quantités de travail moléculaire et les quantités de chaleur qui en résultent^

C^Méqaenees. — M. Favre , en partant de la loi qui précède, a rendu compte de ce fait qu'un seul couple de Grove suffit pour décomposer l'eau, tandis qu'un couple de Wollaslon, ou un couple de Daniell ne peuvent le faire. Pour décomposer un équivalent d'eau, il faut que l'action chimique du couple foomisse la quantité de chaleur qui se dégage dans la formation de cet équivalent, soit 34462 calories. Or, dans le couple de Grove, il y a d'abord Formation de sulfate de zinc, qui donne 53258 calories pour un équivalent de zinc dissous, et il faut en retrancher la chaleur enlevée par le dégagement de l'oxygène de l'acide azotique réduit. Si cet acide devient AzO* ou AsO^, cette quantité est 6885 ou 13634 ; de sorte que, dans le cas le plus défavorable, le nombre des calories fourni par le couple est encore de 39624 ; quantité plus grande que 34462.

Dans le couple de Wollaston, de la chaleur de sulfatation du zinc, 53258, il faut retrancher celle qui est absorbée par le dégagement de l'hydrogène, ou 34462 ; et dans le couple de Daniell, celle qui est absorbée par la réduction du coivre, ou 29605; de sorte qu'il ne reste, pour le premier, que 18796 calories, et, pour le second, que 23653.

Forée des métaax amaii^anée. — Nous avons VU qu'une lame de zinc amalgamé donne, dans un couple, plus d'électricité qu'une lame de zinc pur , ce qui revient à dire que, dans un couple formé de ces deux lames, celle qui est amalgamée prendrait le fluide négatif. M. J. Regnauld explique ce résultat, au moyen des principes précédents. Il remarque que le zinc , liquide dans Tamalgame, contient toute la chaleur latente de liquidité, et n'a plus à la perdre quand il se dissout dans l'eau acidulée. Cette chaleur se retrouve donc dans

1 Annales de chimie et de physique, 3« série, t. LUI, p. 423.

59â PROPAGATION DE L* ÉLECTRICITÉ.

le circuit, et représente un certain travail, qui peut être ntilisé soit i ibm poser Teau, soit à faire rougir un fil. La combinaison du zinc avec le mera a bien dû dégager une certaine quantité de chaleur ; mais cette quantité i moindre que celle qu*absorbe la liquéfaction. En effet, M. J. Regnanld constaté qu*il y a refroidissement pendant Tamalgamation du zinc , et H. Fi< a trouvé directement que ta dissolution par Tacide sulfurique, du zincamalgi dégage 18796 calories, tandis que celle du zinc pur n'en dégage que 1844 M. Gaugain a reconnu que le cadmium amalgamé est, contrairement an zii moins attaqué que le cadmium pur ; c'est que, en s'amalgamant, il dégage d( chaleur, comme Ta constaté M. J. Regnauld, la chaleur latente de fusion éi inférieure à la moitié de celle du zinc. M. J. Regnauld a examiné an mê point de vue une dizaine de métaux, amalgamés soit directement, soit par procédés électro-chimiques, et il a toujours vu les métaux qui, en s'amalgan dégagent de la chaleur, se comporter comme le cadmium, et ceux qui s*am gamcnt avec refroidissement, se comporter comme le zinc. M. Gaugain du reste « reconnu que l'amalgamation d'un même métal peut augmente diminuer ou ne pas modifier sa force électromotrice , suivant la proporti de mercure. Il a aussi reconnu que la proportion de zinc unie au mera dans un amalgame, a une influence marquée sur la force électromotriee; sorte que la loi énoncée plus haut (1647,1) n'est exacte que lorsque proportion de mercure n'est pas trop grande ^

n. Comparaison du qnantitéfl d*éleetrieité.

f 6S6. De« quantités d*éleetricité. — La quantité d'électricité fonn par une pile ne dépend pas du nombre de ses couples quand il n'y a pas résistance extérieure (1405); mais elle change d'une combinaison voltaïqw une autre, et pour des couples qui ne différent que par la grandeur des hn métalliques, elle est sensiblement proportionnelle à l'étendue de ces lames (i56i Les quantités d'électricité nécessaires pour produire les effets chimique! magnétiques et physiques, étant liées entre elles par des relations sinpl que nous avons fait connaître, il sera toujours facile de connaître le nool A* équivalents d'électricité passant en i*, qui produisent une certaine inteasi magnétique donnée par un réomètre déterminé , ou qui transportent i cerUiine quantité de liquide à travers une cloison poreuse ; car nous m vu (1541 et 1563) que ces effets sont proportionnels entre eux et au nom! d'équivalents d'électricité. La quantité de chaleur dégagée dans un filmétallif est proportionnelle au carré de l'intensité magnétique (1526), et parconséqic au carré du nombre d'équivalents d'électricité, auquel on pourra la rapporte Les effets physiologiques ne sont pas aussi faciles à comparer aux autre

» CompUs-rendus de l'Académie des sciences de Pari^ t. XLII, p. 430 et LU, 533.

DES UUANTITÊS D* ÉLECTRICITÉ. 593

M. Matteucci a^ait cru reconnaître que Tétendue de la contraction dans des Mobres de grenouille, ou l'effet physiologique, était proportionnel à Tintensité do courant ; mais Teffct dépend non seulement de la quantité d'électricité lucée à travers les organes, mais surtout de la manière dont varie Tintensité du Nonint en traversant les nerfs, suivant que l'électricité est introduite plus ou ■oins brusquement.

Noas allons nous occuper d'évaluer les quantités d'électricité dynamique ngendrées par un travail chimique donné. Nous avons vu (1649) comment M. Pouillet a calculé que la quantité d'électricité nécessaire pour décomposer M équivalent d'eau, ou de tout autre électrolyte, d'après la loi de Faraday , «légale à 13787 fois la quantité que produit en i minute son couple thermoihctrique normal, nombre qui représente aussi la quantité d'électricité dégagée fir l'oxydation d'un équivalent de zinc (1567). Mais on ne se fait qu'une idée cnfuse de la quantité prise par unité, à cause de l'immense rapidité de propagation de l'électricité dynamique. On a donc cherché à comparer l'électricité produite par un travail chimique, à une certaine charge A^élertricité statique , ioot on peut se faire une idée d'après l'intensité de la décharge qu'elle produit.

fftS7. Comparaison à une quantité d'éleetrielté statique. — Les

freroiéres expériences h ce sujet ont été faites par M. Faraday et par Peltier. ^ dernier prenait pour unité d'rUectricité statique , la quantité capable de levier de I'*, l'aiguille de son électromètre (1323) ». M. Faraday prit me batterie de 15 jarres, ayant 92 pouces carrés de surface armée sur Jiaque face, la chargea par 30 tours d'une forte machine de Ramsden , et rouva qu'il fallait 800,000 décharges de cette batterie pour décomposer

grain anglais d'eau. Le grain valant 0,0647 grammes, et le pouce anglais t^,53995, on en conclut que, pour décomposer un équivalent ou 9 millinommes d'eau, il faudrait la quantité d'électricité accumulée dans une batterie le 197680 mètres carrés de surface armée , chargée au môme degré que les 15 jarres ci-dessus. Or, cette quantité d'électricité est fournie par la dissoation de i équivalent de zinc. Remarquons que ce résultat n'a rien d'absolu , 'ar la force condensante d'une batterie dépend de l'épaisseur de la lame isolante ttméme de la forme des armatures.

Plusieurs physiciens ont pris pour terme de comparaison la charge de la ^mUeille électrométrique {\3^20), qmcovvesfoni à une quantité d'éleclricilé but on peut se faire une idée par la décharge qu'elle donne. Parmi les expéieoces qui ont été faites au moyen de cette unité, nous citerons celles de I. Buff, en 1853. La bouteille avait 25 décimètres carrés de surface; elle se léchargeait entre deux boules de 25™"» de diamètre, distantes de 1 centimètre, «'armature intérieure communiquait avec une machine électrique, et l'armature ixtérieure, avec l'une des extrémités du fil d'une boussole des tangentes, dont

t Annales de chimie et de ^physique, 2« série, t. XYII, p. 422.

l'autre extrémité communiquait avec le sol. Quand la machine était mise mouvement, les décharges se succédaient assez rapidement pour que l'aigai de la boussole pût prendre une position à peu prés constante. On comptait a bien il y avait de décharges dans un temps donné. Ou faisait ensuite passe travers le voltamètre à eau, un courant voltaîque capable de produire la né déviation, et Ton mesurait la quantité de gaz dégagée pendanfle même teaj M. Buff a reconnu ainsi que la quantité d'électricité nécessaire pour décompoi un équivalent d'eau, ou 9""^ était égale à 4-5 480 charges de sa bouteille A trométrique, ou à la charge d'un condensateur ayant i 1 370 métrés carrés surface armée.

MM. Weber et Kohlrausch ont suivi une marche toute différente f( évaluer les quantités d'électricité ^ Nous allons essayer de donner une idéegé raie de la méthode qu'ils ont suivie. Ils ont d'abord déchargé une bouteille de Uj à travers le fil bien isolé d'un réomètre. Une longue colonne d'eau inlerpi dans le circuit donnait à la décharge une durée sensible, mais très petite { rapport au temps d'une oscillation de l'aiguille; de sorte que celle-ci reen une impulsion indépendante de la durée du passage de l'électricité dans le réM tre, et simplement proportionnelle à la quantité d'électricité. Ils onteasi calculé, au moyen de formules mathématiques, le temps très court foà lequel un courant d'intensité connue devait parcourir le réomètre pour doM la môme impulsion à l'aiguille aimantée. Ils ont trouvé ainsi, qu'il passe, ffl dant l'unité de temps, par chaque section d'un fil conducteur parcouru pir courant pris pour unité d'intensité électro-magnétique, 3504 fois la quailJ d'électricité capable de charger la bouteille. Pour définir Tunité d'intesa électro-magnétique, supposons un aimant dont le moment magnétique soitégd l'unité, placé à une très grande distance, D, d'un conducteur circulaire dootl'aô est égale à l'unité de surface, de manière que son igilieu soit sur la perpesi culaire élevée au centre du plan de ce conducteur, auquel son axe est parâlléb le courant pris pour unité est celui qui, traversant le conducteur circubdif donne lieu à un couple dont le moment est égal à l'unité divisée par I cube de D.

Les mêmes observateurs ont ensuite rapporté la quantité d'électricité 3S( aune unité A'éleclricilé statique, qui est la quantité qui, concentrée en un pA et agissant sur une quantité égale du même fluide concentrée en un autre |Ntf placé à l'unité de distance, exerce une répulsion égale à l'unité de force. Pou faire cette transformation, ils ont évalué la charge de la bouteille de Leyde, ai moyen de cette nouvelle unité. Pour cela, ils ont enlevé A la bouteille une partit de son électricité, au moyen d'une sphère isolée de 159"°», 46 de diaméw qu'ils ont chargée quatre fois de suite en lui faisant toucher l'armature inténeoff. et la déchargeant à chaque fois. La tension de l'armature, donnée par un ëtttroscope très sensible, allait en diminuant, et on concluait de la diminulioo, ^

< AnndUs de chimie et de physique, 3« série, t. LXIX, p. H 5.

npport suWant lequel la charge se partageait entre Tarmature et la sphère. La ckirge de celle-ci se déterminaitensuiteavec la balance de torsion, parla méthode Al plan d*épreuve, et on la rapportait àTunité de fluide électrique, en connaisiaBt,par des expériences préalables, le moment du couple de torsion corresfindtat à un angle donné. Au lieu du plan d'épreuve, on employait une petite kaie égale à celle de Taiguille de la balance. Les formules qui donnent le partage de Télectricité entre deux sphères en contact, ont donné le rapport <ei à 0,0079377 entre la quantité d'électricité que conservait la sphère, et celle fie prenait la petite boule; et comme le rapport de la charge de la sphère à celle de l'armature delà bouteille était de i à 0,03276, on en concluait le rapput entre la charge de cette dernière et celle de la petite boule. Enfin, on déter- ■inait le nombre d'unités qui correspondait à la charge de cette dernière. La Mfeone des expériences a donné 22171000 unités, pour la charge de la bouleiBe, et, par suite, 155370 millions pour la quantité d'électricité positive ou légative qui passait par chaque section d'un conducteur parcouru par un counat d'intensité égale à l'unité électro-magnétique. H. Weber prend pour uniléd'inlensilé électrochimique, l'intensité du courant -.fû décompose pendant l'unité de temps 1 milligramme d'eau, ou une quantité 'éfoivalente d'un électrolyte quelconque ; il trouve que cette unité correspond à i06,66 unités électro -magnétiques. Il faudra donc, pour décomposer 1 milligramme d'eau, 16572 billions d'unités, et 9 fois plus, ou 149148 billions, four décomposer un équivalent d'eau. Cette dernière quantité, accumulée sur li nuage placé à 1000 mètres de hauteur, et agissant sur une quantité égale de 4hide contraire placée à la surface de la terre, exercerait une attraction équivalente à 2 268 000 kilogrammes !

On doit conclure de ce qui précède, que les piles galvaniques dégagent des ^Dtités prodigieuses d'électricité, mais qu'elles ne donnent que de faibles tensions, à moins qu'on n'emploie un très grand nombre de couples; tandis fQe les machines à frottement, q^i peuvent donner de fortes tensions, ne prohibent que de très faibles quantités d'électricité. Cependant, certaines machins hydro-électriques peuvent approcher sous ce rapport des piles proprement iites.

596 ÉLECTRO-MAGiNÉTlSME.