MO

-flQ*

éL

Fig. 4 433.

Fig. 4 434.

exactitude parfaite. Peltiera alors évalué les températures des sôodoresanDoren d*un thermomètre à air (/!^. 1134), dont la lame mixte mn traversait le résa<voir, de manière que la soudure fût au centre. Les mouvements du niieaoi de la colonne liquide faisaient connaître si la soudure s* échauffait ou se refroi* dissait pendant le passage du courant. — Enfin, pour rendre le résultat pb frappant, M. Lenz a imaginé de creuser une petite cavité sur la soudure qà réunissait deux petits barreaux de bismuth et d*antimoine portés à une température voisine de 0"" ; ayant mis une goutte d'eau dans la cavité, il la vit se congeler pendant le passage d*un faible courant, du bismuth à Tantimoine.

M. E. Becquerel, qui a répété et varié les expériences de Peltier, a obsené un très faible refroidissement avec le fer, quand un courant à peine sensible passait d'un fil de cuivre ou de platine dans un fil de fer.

iSSS. Loi de i*6€h«affemeiit des «oodares. — Peltier ayant troofi que la température des soudures dépend du sens du courant , M. Quintos Idlin et M. Frankenheim ont cherché et trouvé la loi de ce phénomène ^ La méthoè qu'a suivie le premier donne des résultats indépendants de réchauffement fa fils hors des points de jonction '. Deux bandes d'un même métal sont sondées aux extrémités d'une bande d'un autre métal; on les fait traverser par b courant d'une pile, et les deux soudures s'échauffent inégalement; si donc m supprime le courant et qu'on mette les extrémités de la série des trois binfa en rapport avec un réométre, on obtient un courant thermo-électrique, dut le sens et l'intensité font connaître laquelle des deux soudures est la pki chaude, et quelle est la différence de leurs températures. Pour obtenir fa résultats plus prononcés, M. Quintus Icilius, au lieu d'employer trois laM seulement, a opéré sur une pile thermo-électrique de 32 couples bismutket antimoine. Le courant d'un couple de Bunsen passait à travers cette série, poi ce courant était supprimé, et les extrémités de la série thermo-électnqfli étaient mises rapidement en rapport avec le réométre, qui faisait connaît» l'intensité du courant thermo-électrique développé par l'inégal échauffemeil des soudures alternatives. Mais l'équilibre de température tendant à s'établir, ce dernier courant diminuait rapidement, ce qui en rendait l'évaluation diflBcie. On tourne la difficulté en laissant osciller Taiguille, et observant six posiUMS extrêmes successives, d'où l'on conclut par le calcul, à l'aide de méthoto données par M. Wilhclm Weber, l'intensité du courant constant qui aurait donné deux positions extrêmes successives.

On a trouvé ainsi, très sensiblement, que la différence entre les élévatiwtif température des soudures paires et impaires est proportionnelle à rintenàtéà courant voltaïque qui les a traversées, l'intensité du courant étant mesuréeptf un réométre placé dans le circuit voltaïque. Il faut remarquer que ce courait était un peu modifié par le courant thermo-électrique qui se développait par l'inégal échauffemcnt des soudures.

« Afin, de Poggcndorff, t. 89, et Ann. de ch, et de ph., , $• série, l. XXXIX, p. îW.

Snoosreste à trouver quelles sont les propriétés physiques des deux métaux ■Bociès, qui déterminent la soudure à s'échauffer plus ou moins, suivant le m dn courant. Peltier avait cru que réchauffement f;tait le plus faible pud le courant passait du métal le meilleur conducteur dans l'autre ■fui ; mais M. E. Becquerel a trouvé qu'il n'en est pas ainsi, et il énonce la M soivante :

By a une relation entre les résultats elle sens du courant thermo-électrique v'on (Atiendrait en chauffant faiblement la soudure : si le sens de ce courant est emême que celui du courant voltaique qui traverse la soudure, réchauffement É le moins fort; il peut même être remplacé par un refroidissement '. Par semple, si l'on chauffe la soudurede deux barreaux de bismuth et d'antimoine, a a un courant thermo-électrique qui va du bismuth à l'antimoine à travers la mdure ( 1484) ; et si l'on fait passer à travers ces barreaux un faible courant ftuat aussi du bismuth à l'antimoine, la soudure se refroidit. M. Matteucci a ttonnu que si l'on chauffe le point de jonction de deux tiges prises dans un listai cubique de bismuth, l'une perpendiculairement au plan du clivage princitoi, l'autre parallèlement, on obtient un courant thermo-électrique allant de I première à la seconde par le point de jonction ; si l'on fait passer un courant «Ûaîque dans le même sens, il y a refroidissement au contact.

»s«. un DBL'ÉciAirFFEHSirTDBS FILS HOHOfttHSS. —Nous avons vu (1522) pe réchauffement des fils métalliques, dépend : l^dela conductibilité électrique je des dimensions de ces fils; 2^ de l'intensité du courant. Les premières tdierches destinées à comparer l'élévation de température à l'intensité du Mirant ont été faites par M. A. de La Rive ^. Il mesurait réchauffement, qui fallait pas jusqu'à l'incandescence, soit au moyen d'un thermomètre à air dont le fil traversait le réservoir, comme dans la fig, 1124, soit au moyen d'une Bipèce de pyromètre vertical dont le fil laissait descendre, en se dilatant, une ligoille parcourant les divisions d'un cadran, soit au moyen d'un thermomètre fcBreguet (II, 843), dont le courant traversait l'hélice métallique, qui remplaçait le fil à échauffer, et dont l'aiguille horizontale portait en son milieu une petite tige verticale plongeant dans une cavité pleine de mercure, par laquelle rhélice communiquait avec un des pôles de la pile. Pour faire varier l'intensité du courant, M. de La Rive le faisait passer à travers une colonne d'acide nitrique concentré, renfermée dans une auge en verre, et dont il augmentaità ToloDté la résistance, au moyen de diaphragmes en platine. L'intensité du courant était donnée par un réomètre placé dans le circuit. Voici quelques-uns des résultats obtenus :

Nombre de diaphragmes. 4

hémHre 85o

EUmtim de température. 3 1 2®

' Annales de chimie et de physique^ 3® série, t. XX, p. ô6. * Annales de chimie et de physique, 2« série, t. XL, p. 374.

En plaçant un voltamètre (1438), dans le circuit, M. A. de La Riyea trosié que le temps pendant lequel il obtenait un certain volume de gaz, était itiFfi de 25", et les élévations de température de 38^ et 3'', quand il n'y avait p» de diaphragme et quand il yen avait un. On voit donc que Télévation de température diminue dans un rapport bien plusgrandque Tintensitédu coonat, soit qu'on évalue cette intensité par la déviation du réométre, soit par h quantité d*eau que peut décomposer le courant pendant un temps donné ; mais la loi de cette diminution restait à trouver.

Peltier a aussi cherché les lois de réchauffement des fils; mais comme 1 mesurait leur température au moyen de sa pince thermo-électrique, et qae ctt instrument enlevait au point touché une quantité notable de chaleur, il n'api trouvé les lois véritables. Ces lois ont été trouvées par H. Joule >, puis coiÂ<méespar MM. Lenz, E. Becquerel et Botto en voici d'abord l'énoncé :

L.ols 4e Joole. — Lorsqu'un courant traverse un fil métallique homogène, u QUANTITÉ DE CHALEUR dégagée dans Vunitéde temps eslproportionnelle : {•$ la résistance que ce fil oppose au passage de l'électricité , 2® au carré de ftitensité du courant ; cette intensité étant mesurée par la quantité d'eau quepert décomposer le courant pendant l'unité de temps. La quantité de chaleur f dégagée pendant l'unité de temps, est donc donnée par la formule

q = kn'^

dans laquelle r est la résistance, i l'intensité du courant, et c une constante, M. Joule faisait passer le courant dans un fil de cuivre qui traversait m tube de verre, puis s'enroulait en hélice autour de ce tube, plongé lui-même dans l'eau d'un petit calorimètre. L'imparfaite conductibilité du liquide faisait que le courant ne pouvait sauter d'une spire à l'autre. La quantité de cbakor dégagée dans un temps donné, était déduite de l'élévation de température de l'eau. La quantité d'électricité qui avait traversé le fil pendant le même temps, était évaluée, en prenant pour unité la quantité d'électricité capable de déem^ poser, en une heurcy iOO grains d'eau. Le courant constant capable de founûf celte quantité, déviait le réométre de 33°, 5; de sorte que la défiatiei permettait de calculer, en fonction de cette unité, la quantité d'électricité passée en un temps donné. C'est ainsi qu'ont été déterminés les nombres inscrits dans la seconde ligne du tableau qui suit :

néviation du réométre 4 S© 31,6 55 57,7 54,5

Quantités d'électricité. 0,43 0,92 2,35 2,64 2,78

RapporU entre les carrés de ces quantités.. 2,9 4 8,8 23,2 25,4

Échauffement de l'eau en 30 minutes 3»> 4 9 23 25

Si l'on compare entre eux les résultats consignés dans les deux dernières lignes, on reconnaît sans peine l'exactitude de la seconde loi,

t Archives de l'électricité de M. A. de La Rive, l. Il, p. 54, et V, 353.

Pour yérifier la première loi, M. Joule faisait passer le courant, simultanément bM les deux fils qu'il voulait comparer; ces fils, ayant la môme longueur, longeaient dans des calorimètres identiques. 11 a trouvé ainsi, que le rapport lire les élévations de température des calorimètres était égal au rapport des iâstances. Les principales expériences ont été faites avec deux fils de cuivre t différent diamètre, un fil de cuivre et un fil de fer , un fil de cuivre et une unie de mercure introduite dans un tube capillaire contourné. M. I^nz plongeait le fil dans de Talcool, qui est encore moins bon conducteur 16 l'eau. Il mesurait le temps employé à écbaufler ce liquide de l"". La force I courant était évaluée au moyen d'un réomètre ; il la faisait varier à volonté, I introduisant dans le circuit, des longueurs de fil de platine plus ou moins nnde. La première loi résulte de ce que le produit de la résistance de chaque , par le temps employé à chauffer l'alcool , de l"" , s'est trouvé le môme

Fig. 4135.

mr le môme courant. Les temps se sont aussi trouvés, pour un môme fil et vers courants, en raison inverse des carrés des intensités de ces derniers ; où l'on conclut la 2« loi. Ces expériences ont été faites sur divers fils d'argentan, sur des fils de platine, de fer et de cuivre.

La fig. 1135 représente l'appareil employé par M. E. Becquerel '. Le caloœètre ce est formé d'un vase cubique en cuivre mince, de 2«",5 de côté , uis lequel plonge un petit thermomètre. Le fil métallique entre dans ce dorimètre , par des tubes de verre o, o' ; il est enroulé autour d'une hélice Herre, représentée à part en S. La quantité d'électricité écoulée dans un snps donné était évaluée au moyen du nombre de centimètres cubes de gaz lygène et hydrogène recueillis pendant le même temps dans un voltamètre V, Ireaieillis dans une môme éprouvette graduée. Un thermomètre plongé dans nvase de cuivre rempli d'eau v donne la température de l'air. Le vase r, ainsi ne le calorimètre, est entouré d'une boite en carton. Les tubes à mercure n, erveDt à établir les communications.

Pour déterminer les quantités de chaleur fournies au calorimètre pendant un

* AnnaUs de chimie et de physique^ 3« série, t. IX, 'p. 40.

aO EFFETS PRODUITS PAR LES COURANTS.

temps donné, M. E. Becquerel attendait que la perte de chaleur à rextérieor fût égale à chaque instant à la chaleur reçue, c^est- à-dire que la température du calorimètre fût stationnaire. Il calculait alors la chaleur perdue, par h méthode employée par Delaroche et Bérard pour mesurer les chaleurs spécifiques des gaz (II, 903), le calorimètre ce ne différant de celui de Delaroche et Bénrd qu'en ce que le serpentin était remplacé par un fil métallique contourné.

Indépendamment des lois énoncées dans ce n<*, M. E. Becquerel a aussi vérifié le résultat trouvé par Peltier (1522), que Yéchaufftment est le mimt dans tous les points d'un fil cylindrique , quelle que soit sa longueur, poum que le courant qui le traverse ait toujours la même intensité. Il a enfin tnnné que Vélévation de température est , toutes choses égales d^ ailleurs y en rmm inverse de la 4« puissance du diamètre du fil. On voit que ces quatre lois soit précisément celles qui ont été trouvées par M. Riess pour réchauffement prodnit par la décharge des batteries. Il faut remarquer cependant que Teffet de celles^ ne dépend pas seulement de la quantité d*électricité qui traverse le fil, mais aussi de la surface armée de la batterie qui contient cette électricité (1333).

Remarquons encore que la différence d'échauffement de deux soudures était proportionnelle à Tinlensité du courant (1525), tandis que les fils s'écbauie&t proportionnellement au carré de cette intensité, les variations particulières de température des soudures seront d*autant moins sensibles, que le courant sen plus intense ; c est pourquoi il faut employer de faibles courants, pour obserrcr le froid qui se produit à certaines soudures.

Nous ajouterons enfin que M. Clausius, en parlant des calculs de iM. Kirclihoff, est parvenu à rattacher, au moyen de Tanalyse mathématique, les lois de Joule aux principes de la théorie mécanique de la chaleur; car il a trouvé pour l'expression de la chaleur dégagée C par le passage d*un courant d'intensité I dans un fil de résistance r, la formule C = ArP, dans laquelle A représente l'inverse de l'équivalent mécanique de la chaleur (1075) '.

iS27. Infloence eu milieu sor réchaafTement des llls. — Quand un fil, parcouru par un courant capable de le faire rougir, est plongé dans l'eau, il cesse d'être incandescent. Il est naturel d'expliquer ce résultat par le refroidissement que produit le contact de l'eau ; cependant il y a une autre cause : c'est que le refroidissement diminue la résistance du fil, résistance que la chaleur augmente au contraire dans une grande proportion, comme nous le verrons plus loin, et nous savons que réchauffement diminue en même temps que la résistance (1522). D'un autre côté, l'intensité du courant augmente quand la résistance diminue et qu'on ne change rien au reste du circuit. Uo fil plongé dans un milieu refroidissant prendra donc une température qui dépendn à la fois de ces deux causes, qui agissent en sens inverse. Davy a fait à ce sujet l'expérience curieuse qui suit : pendant qu'un fil est porté au rooge cerise par le passage d'un courant, on en refroidit la partie moyenne, ao

t annales de chimie et de physique, 3« svrie, t. XL1I, p. 422.

Fig. 4 436.

'on courant d*air, en la plongeant dans l*eau, ou en la touchant avec Bill de glace ; on voit aussitôt le reste du fil devenir rouge blanc et ndre : c'est que le courant est devenu plus intense, parce que la résish partie refroidie a diminué. Si, au contraire, on fait rougir à blanc i du fil au moyen d*une flamme, les parties \ deviennent obscures !

Srience suivante , de M. Romney-Robinson , lien l'opposition entre les résultats produits tentation d* intensité du courant et par cernent de résistance du fil par la chaleur : un tine f (fig. 1136) fut recouvert d'une éprouleine d'air et entourée d*eau. On le fit traverser Il minutes par un courant ; ce fil devint rouge t l'eau s'échaufla de S^'.OS, L'appareil étant on fit passer une partie de l'eau dans Féprou- )rs, sous Tinfluence du courant, l'eau s'éans le môme temps , de 46"",^; mais le ivait doublé d'intensité, à cause de la moindre c du fil f, qui resta obscur. — Dans une autre expérience, le courant lé à son intensité primitive, par l'introduction dans le circuit, d'un fil e de longueur convenable ; l'eau ne s'échaufla plus que de 1^,65, parce ésistance du fil refroidi était très faible. Cette expérience montre I la loi de réchauffement relative à la résistance du fil, doit s'appliquer itance qu'il présente pendant qu'il est échaufliê par t, et non à celle qu'il possédait avant l'expérience. see des «az. — Nous avons VU (11,823) qu'un ique rendu incandescent par un courant, perd ement son incandescence quand on le plonge dans ydrogéne. M. Poggendorff a attribué ce phénomme l'avait déjà soupçonné M. Grove , au refroit du fil par le contact du gaz, qui possède un plus ivoir refroidissant que l'air (11,323); le fil refroidi aeilleur conducteur , et le courant , quoique plus le peut plus le faire rougir.

a démontré l'exactitude de cette explication, en •ir que la quantité de chaleur dégagée est la même rs gaz , quand on fait en sorte que la résistance varie pas. Le fil, f(fig. H37), plié en hélice, m tube de cuivre ce que l'on remplit d'hydrogène par les tubes o, o'; imité supérieure est soudée à un bouchon isolé /, l'autre plonge dans ecourbé plein de mercure m, de façon qu'en la tirant en r, on peut

Fig. 4 437.

« de chimie et de j)hy tique, 3« série, t. XLIII, p. 304.

diminuer la lonpeur de la partie f qui se trouve dans le tube ce. Le toot est plongé dans un calorimètre CC. Le courant se divise en deux parties : rone traverse le mercure m et le 61 à échauffer /*, et circule ensuite dans l'un des fils d'un réométre différentiel (1441), dont l'autre partie du courant parconrt en sens contraire le second fil ; on fait en sorte, en donnant plus ou moins de longueur à cette seconde partie du circuit, que l'aiguUle duréomëtre reste a zéro. Dans une autre expérience, on remplace l'hydrogène par un gaz différeDt; la résistance du fil, moins refroidi, est plus grande, et Taiguille du réométre obéit à l'action prépondérante de la seconde partie du circuit. Alors, en tinit en r le fil à échauffer, on diminue la longueur de la partie /", et la résistaoce devient moindre. Quand on a ramené, par ce moyen , Taiguille du réométre a zéro, la résistance est la même que lorsque le fil était entouré d'hydrogène. En opérant ainsi, Viard a reconnu que réchauffement du calorimètre est le mêoe

pendant le même temps , quel fK soit le gaz introduit dans le tik de cuivre.

M. Grove a cherché à comparer les effets produits par divers giz^ Pour cela , il a rempli , des gai i comparer, deux tubes de verre f îXh[lig, 1138), de 38— de longueur, dans lesquels passaientda fils égaux en platine tournés m hélice, de 0"»,3 de diamètre, elde 04— de longueur. Ces tubes étaient plongés dans des calorimètres séparés, contenant chacun 93 grammes d'ea. Un même courant, fourni par 8 couples de Grove, passait à travers les fils. Quand les gaz étaient l'oxygène o et l'hydrogène h, le fil plongé dans le pr^ mier gaz devenait rouge blanc, tandis que l'autre restait obscur. De plus, h température s'élevait, en 5 minutes, de 11°, 7 dans le calorimètre contenaotk tube à oxygène, et de 5°, 6 seulement dans l'autre ; la température initiale étd de 15°, 5. Cette différence provenait de ce que le fil entouré d'hydrogène se refroidissant plus que l'autre, présentait moins de résistance an courant et s'échaufiait moins. Si l'on remplaçait l'oxygène par d'autres gaz, on troonit des différences analogues. Le tableau suivant fait connaître les températmts du calorimètre qui contenait le tube o rempli successivement de différents gati quand celui qui renfermait le tube à hydrogène h s'échauffait de 5°,5. Us nombres de la troisième ligne représentent les quantités de gaz dégagées ptf minute dans un voltamètre introduit dans le circuit, quand le courant traversait seulement le tube o rempli successivement des différents gaz,

• Annales de chimie et de physique^ 3« série, t. XXXIX, p. 497.

Fig. 4 438.

EFFETS CALORinQUES. 423

jmuifh^irUpie,

ga% défiant.

acide carbonique.

oxyde de carbone.

oxygène.

OMlf.

Qnand le tube o était rempli d*bydrogéne, le volume de gaz recueilli en une ûnte dans le voltamètre, était représenté par 138,6.

Od voit que les gaz qui refroidissent le plus le fil de platine sont aussi ceux née lesquels le courant présente la plus grande intensité. La vapeur d*éther ipt à peu près comme Thydrogène. Dans le vide, le refroidissement est moindre ftb dans les gaz ; aussi un fil de platine peut-il rougir sur une plus grande iMgoeur dans le vide que dans Tair.

AppiieaHoB. — M. Becquerel a pu produire des températures très élevées, pour obtenir des fusions, en évitant le refroidissement de fils de platine parcooras par un coiu*ant '. Ces fils sont enroulés en hélice conique dont les ipires, voisines mais ne se touchant pas, se préservent mutuellement du refroidissement De petits creusets en charbon, platine, porcelaine..., placés dans l'hélice, reçoivent des substances à fondre. On augmente Teffet, en enveloppant kereuset d*une flamme d*alcool, ou en Tentourant d*une feuille de platine poli fd réfléchit la chaleur. L'appareil est recouvert d*une cloche, de manière à pouvoir opérer dans le vide et dans différents ga?.

iM8. lOAUFFBmT DBS UQUI0B8. — Les liquides s'échaufl'ent, comme les

fis métalliques, pendant le passage du^fiourant^mais Ksl?#.PJ!H^® ^Ç«:^~ pBque par les variations de température dues aux actions chimiques produites par Télectricité, et par les effets de la résistance qu'elle éprouve en passant, iei électrodes métalliques dans les liquides, ou réciproquement. L'influence les actions chimiques est bien évidente dans l'expérience suivante : Davy fixa ax électrodes d'une pile de 100 couples, deux vases coniques en or réunis par une mèche mouillée en amiante : l'un était rempli d'eau pure, l'autre d'eau Hmtenaot une goutte d'une dissolution de sulfate de potasse. Cette dernière SBtraen ébullition au bout de 1 ou 2 minutes. Une goutte d'une dissolution l'azotate d'ammoniaque détermina une telle élévation de température, que 'eau disparut en vapeur en 3 ou 4 minutes, avec un grand bruit. M. de La Uve ^ prouve Tinfluence de la résistance au passage, en divisant la colonne iquide par des cloisons membraneuses ; elle s'échauffe alors beaucoup plu^ ^dément. Des cloisons métalliques ne conviendraient pas, parce que l'eau lécomposée donnerait sur chacune d'elles un dégagement de gaz accompagné l'one absorption de chaleur. Si le courant passe d'un vase à un autre par une Dèche de coton mouillée, la mèche s'échauffe, tandis qu'un tube en siphon ronpli d'eau, mis à sa place, ne s'écliauffe pas sensiblement. — Une tige de plante grasse un peu aqueuse, formée de cellules remplies de liquide, convient

< Traité d'électricité et de magnétisme^ par M. Becquerel père el fils, t. L p. 345. ^ Annales de chimie et de physique y t^ série, t. XL, p. 378.

très bien pour ces sortes d'expériences : au bout de peu de temps, on Toit le liquide entrer en ébullition près des électrodes. Citons encore le résDitat suivant : M. Œrsted ayant fait passer un courant h travers une colonne d'eau, trouva la température de 20°, 5 près du pôle négatif, de 18** prés du pAk positif, et de ^S"" à égale distance de ces pôles. Le refroidissement produit par le dégagement aux pôles, des gaz hydrogène et oxygène, explique ces résultats.

Expërieneea de ■. E. Beeqoerel. — Malgré toutes ces COmplicatîOIS, M. E. Becquerel est parvenu à constater que les liquides s'échauffent par kl courants, suivant les mêmes lois que les fils métalliques (1526). L'appareil dont il s'est servi dans ces nouvelles expériences est à peu prés le même que celui de la fig, i 1 35 ; seulement le calorimètre est remplacé par un vase en platine assez mince (fig, 1139) pouvant contenir 25 grammes d'eau distillée. Le courant entre dans l'cao par le fil / et par les deux lames métalliques / , /' ; il en sort par le fil f f qui entoure le vase extérieurement. Ce vase sert ainsi d'électrode négatif, et les gaz qui se dégagent i sa surface traversent le liquide et en mélangent toutes la parties. Du reste, les expériences étaient conduites comae pour les fils métalliques. M. E. Becquerel a d'abord opéré sur différentes dissolutions salines, en prenant pour /, t Fig. 1439. <l^s lames formées avec le métal qui entrait dans la base

du sel. Alors, si ce métal se déposait sur le vase, les Limes /, /' étaient attaquées par l'acide, pour former une quantité de sel resplaçant celui qui avait été décomposé ; il n'y avait pas de dégagement de gaz, et les effets calorifiques se compensaient aux deux pôles , les effets chimiques qui s'y produisaient étant opposés. Aussi a-t-on retrouvé facilement, dans ce cas, la loi de la proportionnalité de la quantité de chaleur au carré de l'intensité du courant. — Li loi relative à la conductibilité du liquide ne se vérifie pas aussi exactement. Ainsi, pour des dissolutions de sulfate de cuivre et de sulfate de zinc, la loi donnerait, pour les quantités de chaleur fournies par un courant capable de dégager i" de gaz , des nonïbres entre eux comme 0,26 et 0,3J. Or, l'expérience a donné 0,21 et 0,30. M. E. Becquerel attribue les différences à réchauffement que produit la résistance qu'éprouve l'électricité à passer do métal dans le liquide, et rire versa.

Des expériences avec dégagement de gaz, faites sur de l'eau rendue conductrice par des acides, des bases ou divers sels, ont montré que les lois s'appliquent encore dans ce cas, pourvu qu*on ait soin d'ajouter à la quantité de chaleur reçue par le calorimèlre, celle que produirait la combinaison dtf volumes d'oxygène et d'hydrogène dégagés (1062). Ces volumes sont les mêmes que dans le voltamètre Y (fig, 1135; . comme nous le verrons bienlM. Si les expériences pouvaient se faire avec une grande exactitude, on pourrait même calculer, en partant des lois de réchauffement, la quantité de chalflïr iJéjîagée dans la combustion de l'hydrogène.

EFFETS CALOrUFlQUES. 425

Use expérience ancienne de M. de La Rive démontre d*une manière évidente toence de la conductibilité d*un liquide sur son échauffement : il mit les s i h suite des autres des capsules remplies de divers liquides communiquant re eux par des arcs en platine , et fit passer un courant à travers le système ; il qne fût l'ordre des capsules, celles qui renfermaient les liquides les plus btants s'échauffèrent plus que les autres.

IKM. Gludear pr«éaite daas les eoaples, et origine 4e l« etaalenr {■Hae. — L'action chimique qui a lieu dans le couple voltaîque est accom- [Bée d'un dégagement de chaleur, en même temps que d'électricité. Quand l'y a pas, de circuit extérieur, cette électricité se recombine tout entière à lers la pile, en formant des courants qui échauffent le liquide, à cause de la istance qu'ils éprouvent à s'y déplacer. Davy, Berzelius, Ampère, penchèli attribuer à cette cause, toute la chaleur des actions chimiques; mais c'est Joule qui a le premier nettement formulé cette idée ^ Il a d'abord reconnu, observant réchauffement d'un couple de Smée sans circuit extérieur, et en aai compte des capacités calorifiques du vase et des diverses substances il contenait, que la quantité de chaleur dégagée dans un temps donné est fortîonnelle à la résistance de conductibilité du couple, multipliée par le ré de l'intensité du courant électrique. Ce sont les mêmes lois que pour hauffement des fils ; ces lois s'appliquent donc à une partie quelconque du »t, y compris la pile, et par conséquent au circuit entier. M. Joule a lore trouvé que la chaleur totale développée dans le circuit, est proportionnelle nombre d'équivalents d'eau ou de zinc employés pour produire le courant. I ensuite cherché les rapports entre les affînités pour l'oxygène de différents ps, zinc, fer, potassium, hydrogène , en prenant pour mesure de cette inité l'intensité magnétique du courant produit par l'oxydation de ces stances. 11 a mesuré ensuite directement, par des procédés calorimétriques, quantités de chaleur dégagées par la combustion des équivalents de ces ps, et a trouvé qu'elles sont proportionnelles à leur affinité pour l'oxygène ; iomme les quantités de chaleur trouvées ainsi, diffèrent peu de celles qu'il ibtenues en cherchant réchauffement produit dans un fil de résistance nue, par le courant dû à la dissolution d'un poids donné de zinc ou d'une re substance, il a conclu que la chaleur dégagée dans les combinaisons niques, sans électricité transmise, a pour origine la résistance à la conduciité électrique. Cette manière de voir a été confirmée , depuis, par des ériences plus directes ; en montrant, par exemple , que réchauffement du pie diminue quand on détourne dans un circuit extérieur une partie de ectricité qu'il produit , et que la chaleur qui lui manque se retrouve alors s ce circuit.

La «nantilé totale de chalear dn eircalt est eonstante. — Dès 1843, de La Rive avait annoncé que la somme des quantités de chaleur dégagées

Anh. de Vélectr., t. 11, p. 54 et 80 ; et Ann. de ch, el de ph., 3« série, t. XYI^' 474.

dans tontes les parties du circuit, y compris le couple qui fournit le ce est constante : c^tte somme se partage inégalement entre ce couple et l joint les pôles, et d*une manière qui dépend du rapport des résistance peuvent présenter. Dans cette série d'expériences, le couple était formé de et zinc distillé plongés dans l'acide nitrique concentré, et les p6les étaien par un fil de platine entièrement plongé dans une même quantité do acide renfermé dans un vase semblable à celui du couple. Ce fil de était réuni au zinc et au platine du couple, par des tiges de ce demie assez grosses pour ne pas s'échauffer. La somme des élévations de tf ture dans les deux vases a toujours été la môme ; mais l'édiauffeBiei chacun d'eux dépendait des dimensions du fil de platine ^

M. A. Favre^ a confirmé cette loi importante, au moyen de non expériences faites avec son calorimètre à mercure (11,980). Va pelil zinc et platine était plongé dans le tube oblique qui s'enfonce dans lecaloi et le fil de platine, attaché à deux tiges de cuivre communiquant avec les du couple, était plongé dans le tube d'un second calorimètre. Le gaz hy dégagé dans le couple était recueilli et jaugé avec soin ; il servait de à la quantité d'action chimique, et les résultats étaient rapportés à 1 1 d'hydrogène dégagé, ou à 32,5 grammes de zinc dissous. 11 résulte de riences de M. Favre, que l'on retrouve dans le liquide du couple et fil conjonctif, la totalité de la chaleur que l'action chimique seule serait de développer. « La chaleur confinée dans le couple, et celle qui rà la résistance du circuit métallique, quel qu'il soit, sont donc toujours ( mentaires pour fournir la chaleur totale due à la somme des actions chim

isso. Consëfocnees. — i» D'après les lois de Joule, la quanti chaleur dégagée dans une portion d'un circuit dont la résistance et donnée au bout du temps 0 par la formule q = krm la quantité- 1( chaleur Q développée dans le circuit dont la résistance totale est R, i bout du même temps Q = kRi^Q.

Nous démontrerons plus loin que l'on a t = E : R, en représentan la force électromotrice qui fournit l'électricité du circuit. Remplaçant! f valeur, la formule devient

pour la quantité de chaleur développée pendant le temps 0, dans une pt circuit dont la résistance est r. On voit que la quantité g, proportion) carré de la force électromotrice, est une fraction de la quantité totale l portionnelle au rapport r : R de la résistance de la partie considér résistance totale.

1 Artkivet de l'iUdrinté, do M. A. de La Rive, t. III, p. 178. s Annales de chimie el de physique, 3« série, t. XL, p. 293.

EFFETS GilLORIFIQUES. 4i27

fiNtnules [\] et |2| peuvent être présentées sous nne autre forme. Soit antité d'électricité qui parcourt le circuit pendant le temps 0 ; cette té est proportionnelle au temps, et en raison inverse de la résistance R ; on a donc ez=k'(0 : R) ; d*où B=Ke:k'. Substituant dans [1] et représentant k : k' par K, il vient

0 = KE«e, et q^K-^^'^- [*]

ouïe [3] montre que la quantité Q, indépendante des résistances du » est proportionnelle à la quantité d'électricité e qui le parcourt, e formule coïncide avec celle qui exprime réchauffement produit par la ge d*une batterie (4333). En effet, nous avons trouvé pour l'élévation pérature dans un Gl de diamètre d, i^ke^ld^s, céi^ni la quantité pîdté, et s la surface armée de la batterie. Or e is représente la densité piê 9 que nous représenterons ici par E, et qui remplace la force électro- , . kEe ....

e, on aura donc en substituant , ^ = -n- ; or / varie aussi en raison inverse

ips 0 de la décharge ; on a donc k = k' iQ.ei comme e est proportionnel sistance totale R du circuit, et en raison inverse de la densité électrique E

, on aura k = k' :$ = k'E:^. Substituant, il vient t = --^. La quantité

eitr 9 développée dans le fil s'obtiendra en multipliant son échauffement t masse ^7rd^ a, et par sa capacité calorifique n ; on aura donc

larquant que lld^ représente la résistance particulière r du fil, et mot toutes les constantes sous le symbole unique K. réaipératare 4*aii III. — La quantité de chaleur développée par un t d'intensité i, dans un fil dont la résistance est r, est donnée par la e qz= Ari^. Quand la température du fil est constante, la quantité de * reçue est égale, à chaque instant, à celle qui se perd à l'extérieur, i est proportionnelle à la surface Tzdl du fil , à son pouvoir émissif m excès / de sa température sur celle de l'air , en appliquant la loi de Q (11,748); on a donc

q=kri^ = k'i:dlmt

s avons dit qu'on a aussi t=:E:R; déplus la résistance r est, s nous le démontrerons, proportionnelle à la longueur l du fil et en inverse de sa section et de sa conductibilité c ; on a donc r = ll jird^c uantdans [5], il vient

0 = K — — ■— = Itdlmt ; d ou tz^C — rr- — r ,

^ 7:d2c R2 * mdk R» '

en réunissant toutes les constantes en une seule. On voit que t dépead éi diamètre du fli, de sa conductibilité, et du coefficient de refroidissement m; m qui permet de se rendre compte des phénomènes observés avec des fibde différente conductibilité, et de différents diamètres (1522). Nous tojqii que la valeur de t est indépendante de la longueur, mais à la condition qneil restera constant, comme nous Tavons déjà vu ( i523). Remarquons aussi qie la valeur de c doit être celle qui correspond à la température do Gl, ce fi explique Tinfluence du milieu sur réchauffement (1427).

80 Travail prodoit dans le eircoit. — Nous verrons qu*on peut, U

moyen des courants, mettre en mouvement des machines, c'est-à-dire produire du travail mécanique. Dans ce cas, une partie de la chaleur du circuit disparu et se transforme en travail, et nous trouvons là une nouvelle application de h théorie mécanique de la chaleur ( II, 1074- ). De plus, quand on calcule la quaotili de chaleur dégagée dans les actions chimiques qui produisent réiectricité, mtrouve que cette quantité est égale à celle que l'on trouve dans le circuit. Aioi^ la quantité de chaleur dégagée par la dissolution d*un équivalent de zinc fi l'acide sulfurique hydraté, est toujours la môme, qu'il y ait ou non prodoctici^ d'un courant électrique. Elle représente le travail moléculaire accompli da l'éleclromoteur.

M. Favre, qui a fait beaucoup d'expériences sur ce sujet, a confirmé le fnh cipe, en l'appliquant à une nouvelle évaluation de Véquivalent mécanique de k; chaleur. Une pile de 5 couples plongée dans un calorimètre, communiquait, pffj de gros (ils de cuivre enveloppés de gutta-percha , avec un électro-amÊÊ plongé dans un autre calorimètre, et qui pendant le passage du courant, jMh vait faire monter un poids par le moyen de cordons et de poulies placées « dehors du calorimètre. Quand Télectro-aimant était séparé des poulies et il; produisait pas de travail, la quantité de chaleur recueillie dans les deux calofimètres représentait celle qui était développée par la dissolution de la mas» de zinc que les couples avaientperdue. Mais quand l'électro-aimant faisait mostcr le poids et produisait un travail T facile à évaluer, les calorimètres recueilbieÉ une quantité Q' moindre de chaleur. Une partie Q — Q' s'était donc transfirniée en travail; et en divisant Q — Q' part, on calculait Véquivalent mécamfÊ$ delà chaleur. M. Favre a trouvé ainsi de 426 à 464 kilogrammètres, et II moyenne a été 444 qui diffère aussi peu qu'on pouvait l'espérer des valent obtenues quand la transformation de la chaleur en travail se faisait par d'auim intermédiaires que l'électricité (II, 1076).

Remarquons enfm que si un courant produit des actions chimiques exigeai de la chaleur, cette chaleur est encore empruntée à la chaleur totale du cirent.

4o M. Faraday avait posé en principe que l'électricité fournie par un coupli voltaïque était due tout entière à l'oxydation du zinc, et que la combinaisN de Toxyde de zinc avec l'acide sulfurique n'y contribuait aucunement. M. Favri a soumis cette opinion à un contrôle décisif : si elle était vraie, la quantité de chaleur produite devrait être égale à celle que dégage l'oxydation du zinc, uA

ARC VOLTAIQIJE.

Il calories pour un équivalent ou 32,5 grammes de ce métal, diminuée de ikiir absorbée par la décomposition de l'eau, laquelle est égale à celle légagerait un équivalent d'oxygène etd'hydrogéne en se combinant, c'este à 34462 calories. La différence étant égale à 7989, on ne devrait pas lir développer dans le tircuit extérieur un plus grand nombre de calories, univalent de zinc dissous ; or, M. Favre a trouvé jusqu'à 9685 calories. donc aussi de la chaleur et de l'électricité dégagées dans la combinaison u;ide sulfurique avec l'oxyde de zinc.

n. Chaleur et Ivmière dans Tare voltalqia.

m% . De Tare ToitaTqae. — Quand on laisse une petite solution de Doité dans le Gl qui réunit les deux pôles d'une forte pile, on obtient des elles tellement rapprochées , qu'elles forment une ^ continue, dont l'éclat est surtout éblouissant quand

fait jaillir entre deux pointes d'un charbon conduc-

Quand la pile est composée d'un grand nombre lUples, on peut éloigner les pointes de charbon, de ears centimètres, et l'espace qui les sépare, reste amment rempli par une bande lumineuse un peu ovale, Tëclat et la température dépassent tout ce qu'on peut lir par tous les moyens connus. Cette bande lumii, désignée sous le nom d'arc voltaique, a été observée la première fois par Davy , au moyen de la pile de \ couples , qu'il a rendue célèbre par tant de belles ivertes. L'arc voltaïque s'obtient facilement aujour-

avec les piles à charbon. Il suffit de 60 couples du 1 format, pour produire de brillants effets. Pour faire ériencedans différents gaz, Davy employait un appareil igue à celui de la /î^. 1140 , deux crayons en plom- 16 , terminés en pointe et fixés à deux pinces métals communiquant avec les pôles de la pile , sont rmés dans un vase de verre, dans lequel on peut faire le vide. La tige t glisser dans une botte à cuir qui permet de rapprocher plus ou moins les K>ns. Pour que Tare lumineux se produise, il faut d'abord que les pointes t très rapprochées ; mais une fois que l'électricité a pu franchir l'espace tes sépare, on peut écarter les charbons sans que la lumière cesse de r; et à une distance bien plus grande dans le vide que dans les gaz.

le vide, Davy a pu dépasser il centimètres. H a aussi obtenu l'arc îque dans divers liquides ; les pointes de charbon devenaient rouge blanc, se dégageait beaucoup de gaz provenant de la décomposition du liquide, land on opère dans l'air, les charbons brûlent, et leur distance augmente ;

Fig. Wko.

il faut donc les rapprocher de temps en temps. Davy se senrait de di bois calciné. Pour le rendre bon conducteur, on 1* étouffe dans le n mais la lumière est alors moins éclatante, et les vapeurs de mercan sent les parois du ballon. On emploie aujourd'hui la plombagine artifii peut alors opérer dans l'air, cette espèce de charbon ne brûlant qu'avec

iS8S. Transport de j^rtlenles dans l'are TolUi&iBe. — Uni d'années après la brillante expérience de Davy, H. Silliman étudia l'are' au moyen du déflagrateur de M. Hare ( 1434) '. Il reconnut qu'il se fait positif au pôle négatif, un transport de particules incandescentes de qu'on peut distinguer nettement en regardant à travers des verres col mouvement de ces particules semble peu rapide, et fait paraître Tan agité, et leur répulsion mutuelle concourt à lui donner sa forme o charbon négatif s'allonge peu à peu en cône , par l'accumulation des p transportés, et le charbon positif présente une cavité telle que la mas mulée au pôle négatif pourrait s'y mouler presque exactement. Quand dans l'air, la pointe négative ne s'accroît pas autant, à cause de la con d'une partie des particules, et le charbon négatif est terminé par um plane, sans doute à cause de la combustion des bords de la cavité conî

Le transport des particules dans l'arc électrique, explique pourquoi écarter les charbons quand l'électricité a commencé à franchir l'espace sépare : ses particules servent d'intermédiaires, comme les losanges d étincelants. Aussi, peut-on faire jaillir l'arc lumineux sans rapprocher les charbons, en faisant partir entre eux une forte étincelle électri produit un transport de particules, comme l'a prouvé M. Fusini.éri | l'expérience en a été faite d'abord par M. Daniell , à la demande d'U Un courant d'air peut rompre l'arc ; sans doute en entraînant les partit

Inflaenee de la sabstaiiee des éleetrodes. — Le trans{] particules a encore lieu quand on remplace les charbons par d'autres sub mais l'éclat de l'arc et sa longueur dépendent de ces substances. Avec l la longueur est moindre qu'avec le charbon ; avec le platine en éponge, à peu prés la môme, et M. de La Rive a reconnu que les particules se i au pôle négatif, sous forme de petites masses ramifiées faciles à d M. Grove a fait des expériences nombreuses sur ce sujet ^ ; il range les dans l'ordre qui suit, en commençant par ceux qui donnent l'arc le plus le plus brillant : potassium, sodium, zinc, mercure, fer, étain, plomb, on. bismuth, cuivrej argent, or, platine. Il y a transport de particules méb du pôle positif au pôle négatif, dans le vide ou dans un gaz qui ne cent d'oxygène ; el de particules d'oxyde, dans l'air ou l'oxygène.

Quand les électrodes en charbon se touchent, on entend des craqi particuliers, que M. de La Rive attribue à l'arrachement des partii

1 Annales de chimie et de phytique, 2^ série, t. XXIV, p. 24 6.

3 Bibliolkèqw miwrselle de Genète (Se. et arts), t. XXY (1840), p. 326.

ARC VOLTAÎQUE. iSf

I. Ces craquements n*ont pas lieu avec les métaux ; ce qui peut tenir à 0fM les particules entraînées sont alors à Tétat de fusion, comme Ta conclu I. Tan-Breda, d'après leur forme arrondie. La séparation des particules semble Im i une répulsion semblable à celle qui existe, comme nous le verrons dans 'ikelrû--dfnamique, entre les parties d*un fil traversé par un courant.

Oo voit, d'après ce qui précède, que l'arc sera d'autant plus long que la Astance des électrodes aura moins de ténacité ou sera plus fusible ; aussi le hviran, à cause de sa nature friable, donne-t-il l'arc le plus long. M. de «Rive a remarqué que l'arc ne se produit avec une pile peu énergique, qu'afisqne l'un des charbons en contact a rougi et a perdu par là de sa ténacité. Im métaux en poudre impalpable tassée dans des tubes, donnent aussi un arc hs long que les mêmes métaux compacts. Il résulte encore de là que, si les hctrodes sont de substance différente, la longueur de l'arc devra dépendre du BS du courant. C'est, en effet, ce qui a lieu. Par exemple, avec des électrodes ■platine et en zinc, l'arc est beaucoup plus brillant quand le zinc est positif {M dans le cas contraire. H. Grove a constaté que, en général, l'arc est d'autant Im long et brillant que l'électrode positif est plus facile à tiatîliser et plus oxydable. MM. Fizeau et Foucault ont vu |M l'arc est plus long quand, les électrodes étant en charbon Largent on platine, le charbon est positif. M. Tyrtow ayant pis pour électrodes, du mercure et un fil métallique, vit ce lanier rougir et fondre quand il était positif; quand le merwn était positif, il n'apercevait, au moment du contact, |M des étincelles bleuâtres , et le mercure se vaporisait avec nit.

La forme des électrodes a aussi une certaine influence sur alongueur de l'arc : M. de La Rive les ayant formés avec un ÉM en platine et une plaque du même métal placés sous une lidie ( /î^. i 141 ) a vu que l'arc, qui formait un cône ayant sa Fig i ui . MMila lame, était plus long quand celle-ci était positive ^ Ia tige t pouvait être abaissée au moyen d'une crémaillère et d'un pignon denté, k quantités mesurées au moyen d'un cercle divisé r. Ayant opéré avec une pile k Grove de 50 couples fortement chargée, M. de La Rive vit se former, dans bnde, sur la plaque positive, une tache circulaire bleuâtre, qui se déposait ifdefflent dans l'air, mais avec un diamètre moitié moindre et une couleur moins m. Cette tache ne se formait pas dans l'hydrogène, ce qui montre qu'elle était iae i une oxydation. Quand la plaque était négative, il se produisait encore ne tache sur sa surface, mais elle était blanche et formée de particules de ibtine. Ces taches circulaires se montraient, que la plaque fût verticale, ou fi'elle fût horizontale. M. Grove a fait beaucoup d'expériences de ce genre ^.

* Bt6I. ttiito. de Genhe (ArcbÎTes des sciences), t. IV p. 345. ^ Anmks de chimie et de physique, 3^ série, i. XXXYIl, p. 376.

Transport dn pôle ii6ir«tir aa pôle positif. — La nature de TilectroJe négatif a aussi de rinfliicnce sur la longueur de l*arc. M. de La Rive apnt remplacé la pointe de platine de son appareil par une pointe en coke, fit obtenir un arc deux fois plus long , quoique le coke fût négatif, et qoe leeÔM lumineux fut remplacé par une multitude de jets partant de la plaque, et allai aboutir à différents points du coke.

Cette influence de Télectrode négatif vient de ce qu'il y a aussi transporté particules, de cet électrode à Télectrode positif, comme Ta montré M. Vuh Breda i ; seulement il y a toujours simultanément transport plus abondant dm le sens opposé. Par exemple, avec deux boules de fer entre lesquelles il faisni jaillir Tare dans le vide, au moyen d'une forte étincelle, il trouva que la bde négative avait perdu 55 milligrammes ; mais la boule positive en avait perdu 901 dans le même temps. L'une des boules de fer ayant été remplacée par du charkM préparé comme celui de la pile de Bunsen (1467), la boule de fer perdit le . même poids, quel que fût le sens du courant; mais le charbon perdait daitt-^ tage quand il formait l'électrode positif. Enfin, une plaque de fer épaisse d^ isolée ayant été placée dans le vide entre deux électrodes en cuivre, et l'an \ ayant été excité par une forte étincelle, la matière lumineuse sembla sortir fa électrodes , sous forme de jets resplendissants qui rejaillissaient en gerbes fc feu contre ia plaque, et les deux boules de cuivre furent recouvertes de poussière < ferrugineuse provenant de la plaque. La boule positive gagna 63 milligramoes, \ et la négalive, 360.

Il résulte de ce qui précède, que l'arc voltaïque doit sa permanence auxfiffticules qui le traversent. C'est pourquoi la quantité d'électricité qui fraflcUt l'espace qui sépare les électrodes, dépend de la quantité de particules tranportées, et par conséquent de la nature de ces électrodes. En effet, un voltamètre ^ ayant été introduit dans le circuit, et les électrodes étant à une distance de i S"*"*, on trouva dans le voltamètre, au bout d'une minute, 45 centimètres cohs ^ de gaz, quand ils étaient en étain ; 25, en zinc ; 29, en coke ; 27, en fer; - 26, en laiton ; 23, en cuivre. La pile était composée de 60 couples de Grore, et le voltamètre recevait 46 centimètres cubes en une minute, quand les éleetrodes étaient en contact. Du reste, l'existence du courant dans l'arc voltaifie peut se prouver directement : M. Matteucci ayant introduit en deux points è l'arc, les extrémités de fils de platine enchûssés dans des tubes de verre, et ei relation avec un réomètre, vit aussitôt l'aiguille de ce dernier se dévier parole dérivation du courant qui allait d'un électrode à l'autre.

iS33. Eehaiirrement iné|;al des électrodes. — Les électrodes s'éckioffent, pendant le passage de l'électricité dans l'espace qui les sépare ; quail ils sont de nature différente, celui dont la substance est moins bonne coototrice s'échauffe le plus , comme cela a lieu dans un circuit continu (iSSO)- Mais ce qu'il y a de remarquable, c'est que, dans le cas où les électrodes soâ

1 Bibliothèque de Genève (Archives des sciences), t. III, p, 32.