Sur le siège de la force électromotrice de contact

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Submitted on 1 Jan 1889

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A. Potier

To cite this version:

A. Potier. Sur le siège de la force électromotrice de contact. J. Phys. Theor. Appl., 1889, 8 (1),

pp.223-226. �10.1051/jphystap:018890080022300�. �jpa-00238945�

SUR LE SIÈGE DE LA FORCE ÉLECTROMOTRIGE DE CONTACT;

PAR M. A. POTIER.

Un article de M. Gouy (1) ^{a récemment} appelé 1"autention

sur la différence apparente ^de potentiel ^{des métaux en contact.}

1VI. Gouy ^est porté ^{à voir dans des actions} chimiques ^{la cause de}

cette différence, ^{et assimile} le condensateur formé de deux pla-

teaux zinc et cuivre, réunis par ^un conducteur métallique, ^{à une} pile extrêmement résistante, ^{où l’air} remplacerait ^le liquide actif;

l’énergie nécessaire à l’entretien de ce courant serait fournie _par

l’oxydation ^{de traces de zinc.}

On peut objecter ^{à cette} manière de voir _{que, si} l’on rapproche

et éloigne alternativement les deux plateaux ^du condensateur, ^il

devrait _{y avoir} aussi alternativement oxydation ^et désoxydation ^du zinc, ^ce qui paraît peu probable, ^{vu la stabilité de} l’oxyde ^{de zinc.}

Dans une Note ^un _peu plus ^ancienne (2), j’avais ^{cherché à ion-}

trer que le rapprochement ^des plateaux, qui correspond ^{à la fois}

à la production ^d’un travail extérieur et à l’accroissement de l’é-

nergie électrique, était nécessairement accompagnée d’une diminu- tion de l’énergie ^du système; que la chaleur empruntée ^{au milieu,}

ambiant ne contribuait au travail produit que pour ^une fraction

négligeabl e ^{dans une} prelnière appr oxi ma tion . ^La différence de

potentiel ^{observée est} la valeur de cette diminution d’énergie par unité d’électricité transférée d’un plateau ^{à l’autre} quand ^{on fait}

varier leur distance. Or ni l’intérieur des métanx, ni leur surface de jonction n’éprouve d’altération par le fait de ^cette modifica- tion de l’état électrique ; leur surface extérieure seule en éprouve ;

,

c’est donc cette surface, ^{ou la} couche excessivement mince qui l’avoisine, qui ^{est le} siège ^des phénomènes qui produisent ^cette

diminution d’énergie ; ^il faut donc conclure que l’énergie ^d’un

métal en contact avec l’air varie avec la charge; ^cette énergie ^ou

au moins la part qui ^{en revient à cette couche mince, et} que l’on peut désigner ^{sous le nom} d’étiei-gie szcpeyficieZle, ^est proportion-

(’) Journal de Physique, ^2e série, ^t. YU, p. 20.); ^1888.

(2) Ibid., ^t. IV, p. 2 20 ; i 88~ .

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:018890080022300

superficielle qu’on représentera par NI (e) pour ^le métal M, si la densité est e ; ceci est un fait d’expérience, ^{et il ne semble} pas, ^en présence ^{de la réversi-}

bilité du phénomène, qu’il ^soit possible ^d’aller plus loin, ^{et d’at-}

tribuer à une véritable combinaison chimique la variation d’éner-

gie ^{des surfaces, surtout} quand ^{on voit des métaux,} aussi peu

oxydables que l’argent ^et l’or, ^donner des différences de potentiel

entre eux.

Je rappellerai ^{la relation entre M} (e) ^et la différence de potentiel

observée. Si M et NI’ représentent ^{les deux métaux, e et E’ leurs}

densités superficielles, ^le gain ^total d’énergie ^{interne sera la} quantité désignée par ^{A dans la} Note précitée, ^{et l’on aura}

en négligeant ^{dans une} première approximation ^les phénomènes thermiques qu’on peut englober ^{sous le nom} d’effet Peltier) ^{à la} jonction ^{des métaux ou à} leur surface.

L’expérience ^montre que V est, dans certaines limites ^au moins, indépendant ^des charges; pour les ^{métaux on} pourrait ^admettre

1 d,., ^dM l,

fi . Il 1

que les dérivées il = sont constantes et l’énergie superficielle ^totale

d’un métal varierait proportionnellement ^{à sa} charge, indépen-

damment de la distribution de cette charge.

Si, ^dans le circuit métallique qui ^{réunit les} armatures, ^on introduit une pile ^de force électromotrice E, c’est-à-dire dans

laquelle ^le passage de l’unité d’électricité corresponde ^{à une} perte

d’énergie ^{~U~ et à un} gain de chaleur Jq’ liés par ^la relation E == - àU’ e- J q’, l’équation ci-dessus devient

en appelant ^{V la} différence de potentiel ^{observée dans ce cas.}

Il paraît ^{dès lors évident} que la différence de potentiel, qui ^est

d’une manière générale ^{la somme} algébrique ^des forces électromo-

trices, ^{doit être attribuée à} l’existence à la surface de chaque ^mé-

l d’ ^c

1

^d~NI ci.. , d

l l, . tal d’une force électromotrice ds’ _di dirigée ^{du métal vers l’air.}

La surface d’un métal se conduit donc comme la surface d’une

électrode ; pendant qu’une ^{électrode se} polarise, ^une quantité

d’électricité s’accumule sur sa surface, ^{et son} énergie 31 (e) par unité de surface varie ; ^{il en est de même} de l’énergie L (e’) ^{de l’u-}

nité de surface du liquide; l’arri~tée d’une charge égale ^{à l’unité sur}

la surface métallique ^est accompagnée ^du départ ^d’une charge égale ^{de la surface} liquide, ^et la variation d’énergie ^est

tant qu’il n’y ^a pas d’action chimique, ^{c’est encore la} force élec- tromotrice due au contact de l’électrolyte ^et de l’électrode, ^c’est-à-

dire que, si S ^est la surface de contact, la variation de l’énergie ^de

l’ensemble est Pd (S z). Lorsque ^{la surface de} l’électrode est de

plus extensible, ^{la théorie de Gauss donne} pour l’énergie ^un

terme TS, ^{où T est la tension} superficielle : l’énergie ^{totale est t}

donc de la forme (T ^~-- Pis) ^{S ~.-. US et} l’on doit avoir dU - di ^{P, ce}

qui exige ^{dT + E dP ==} o, ^ou la relation découverte par ^W. Lipp-

mann (1 ).

Il est d’ailleurs inutile d’insister sur ce point après ^{l’étude si} complète ^{de M. Blondlot} ( 2 ~ ^{sur la} polarisation.

Dans ce travail, M. ^{Blondlot a trouvé de} plus que, pour les solu- tions aqueuses diverses, P était la même fonction de Er pour le

platine ; c’est-à-dire _{que la} fonction L serait la même pour ^toutes

ces dissolutions; ^ce qui ^semble indiquer que les éléments de l’eau

jouent ^{dans la} polarisation ^{le rôle} prédominant, sinon exclusif.

Mais on peut tirer de la théorie deux autres conséquences ^dont

l’une au moins est déjà ^vérifiée par les expériences de I~T. Pellat : si deux métaux plongent dans le même liquide, ^la polarisation ^de

l’ensemble est P - P’; ^{si les} charges par ^{unité de} surfaces e sont

les mêmes pour ^{les deux} méiamx, ^la difiérence P - P’ se réduit à

elle sera donc la difl’érence de potentiel ^observée dans l’air entre

les deux métaux, ^ce que M. Pellat ^a vérifié dans le cas de ~ ^- o (3).

(’ ) Annales de C7zin2ie et dePhysique7 1875.

(2) ^{Thèse et} Journal de Physique, ^2e série, ^t. X, p. 441.

(3) Comptes rendus de l’Académie des Sciences, ^t. CVIII, p. 567. ^{1B1. Pellat}

On conclura encore de là que ^les capacités ^de polarisation 2013

de deux métaux différents sont les mêmes fonctions de _{e ;} on trouve

en effet que2013~-’ _ds ^est sensiblement constant; si ^{P et} P, ^{sont les} valeurs des forces électromotrices correspondant ^{à une mêmes}

valeur de _e, on a donc,

Or 1~’i. Lippmann ^a donné pour ^{le mercure la} relation entre T

etP; ^{on connaît donc aussi} la relation entre -. et P, ^ou inversement entrePete.

La notion, que l’énergie d’une surface conductrice est fonction de sa densité superficielle, nécessaire pour expliquer la différence de potentiel ^observée par Volta et ses successeurs, suffit donc

également pour les phénomènes ^de polarisation.

Si, ^{dans une} première approximation, j’ai négligé ^les phéno-

mènes thermiques, ^{il est} néanmoins facile de _{voir que} ceux-ci

rentrent dans la théorie ; ^{la tension} capillaire ^{T varie avec la tem-} pérature. ^{Il en est} de même des P, ^{des I~I et des} L ; ^or il résulte des

principes ^{de la} Thermodynamique que, ^{si X dx est le} travail des forces extérieures correspondant ^{à une variation de la variable} .~, la température ^ne peut être maintenue constante qu’en ^{cédant au} système ^la quantité de chaleur équivalente ^à - - dE> dx, _{o -} ^on que le coefficient de dx dans la différentielle de l’énergie ^est

Dans la question actuelle les X sont les forces électromotrices. Il résulte donc simplement ^de l’expérience que l’énergie l~I(~~ dépend

aussi de la température, due la différence de potentiel n’est pas ribou-

reusement égale ^à la variation d’énergie, ^{mais en diffère de l’effet} I’eltier, ^dont l’existence est la conséquence ^{de cette} dépendance.

trouve pour la force électromotrice du couple zinc-sulfate de zinc-mercure

o"°lt, 52, quand ^les deux métaux sont amenés à avoir une charge nulle; ^{c’est la} valeur donnée par Hankel pour la différence de potentiel ^{entre le zinc et le mer-}

cure ; il n’y ^a pas ici à tenir compte ^des expériences plus anciennes du même auteur ( Comptes rendus, ^t. CIV, p. iogg) dans l’eau acidulée, ^où l’action chi-

mique proprement dite intervient.