Force électromotrice due à la gravitation au sein des électrolytes

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Submitted on 1 Jan 1910

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Force électromotrice due à la gravitation au sein des électrolytes

Paul Bary

To cite this version:

Paul Bary. Force électromotrice due à la gravitation au sein des électrolytes. J. Phys. Theor. Appl.,

1910, 9 (1), pp.901-905. �10.1051/jphystap:019100090090101�. �jpa-00241599�

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considérées à la pénétration des couches superficielles par diffusion

moléculaire, ^{les contacts} demeureraient en général ccuto-déeohérents.

Resterait toutefois à expliquer ^{le fait} singulier ^{de la} dissymétrie,

souvent considérable, ^{du courant.}

Il faut supposer que les électrons franchissent plus ^{aisément la}

couche ^de passage dans ^{un sens} que dans l’autre. Dans ^{le cas de}

l’oxyde ^{de zinc en contact avec un} métal, qu’ils passent plus ^facile-

ment du métal à l’oxyde que ^de l’oxyde ^{au métal.}

De pareils ^{cas de} dissymétrie ^ne paraissent pas limités ^aux subs- tances qui ^{ont été} signalées jusqu’ici ^{comme contacts de la deuxième} catégorie, ^{et on} peut les faire apparaître ^{avec nombre de contacts} imparfaits. ^On obtient, par exemple, ^une dissymétrie ^{souvent très} prononcée ^{avec un contact} constitué par ^un filament de lampe

Tantale et du mercure bien propre.

Il est à remarquer que ^les substances capables ^de constituer des contacts sensibles sont toutes douées d’un pouvoir thermo-électrique

notable et que ^leur résistance varie d’une manière considérable avec

la température (1). Ces circonstances ne sont vraisemblablement pas indifférentes aux phénomènes électroniques qui ^se manifestent.

FORCE ÉLECTROMOTRICE DUE A LA GRAVITATION AU SEIN DES ÉLECTROLYTES (2);

Par M. PAUL BARY.

Lorsque ^{dans une cuve} électrolytique, ^{il existe une} différence de niveau entre les deux électrodes, ^{deux effets} peuvent ^se produire

du seul fait de cette différence de niveau :

Il La force électromotrice qui provient ^{de ce} que, dans le cas gé- néral, ^la concentration, qui ^{décroît avec la} hauteur, ^n’est pas la même au contact de chaque électrode ; ^{c’est ce} que ^nous pourrons

appeler ^l’effet indirect;

21 La force électromotrice qui correspond ^{au travail du} transport

(1 ) Le coefficient de variation de la résistance avec la température ^est toujours négati f. ^{Pierce a} observé pour ^un échantillon de molybdénite entre 0° et 93° une

diminution de résistance dans le rapport ^de 2,5 ^{à 1. Nous avons trouvé} également

avec de la molybdénite ^une diminution de résistance de 3,~ ^{ai entre ~~° et 100°.}

(2) Communication faite à la Société française ^de Physique, ^{séance du 6 mai i 910.}

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:019100090090101

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des ions d’un niveau à un autre et qui ^est particulièrement tangible

dans le cas où, après ^le passage du courant, ^les électrodes, ^{ou l’une} d’elles, ^{ont varié de} poids ; ^c’est l’effet ^direct.

Il est évident _que, suivant que ^ce transport ^se fera de bas en haut,

ou de haut en bas, l’énergie ^à dépenser ^sera différente; ^{dans un cas,}

en effet, ^outre le travail électrochimique ^à produire ^et les résistances à vaincre, ^il faudra élever une masse matérielle à une certaine hauteur ; dans le second cas, ^au contraire, la chute des ions de l’électrode la plus ^{élevée sur la} plus basse, ^{rendra libre une} quantité d’énergie correspondant ^{à cette chute.}

Supposons ^{le cas} simple de deux électrodes de même métal plon- geant ^{dans une solution d’un de ses sels} (tel que Cul 1 ^So4CU Cu

ou Ag ~ 1 Az03Ag ~ ¹ Ag).

La résistance du bain étant R et le courant qui ^{le traverse} I,

on peut écrire que ^la puissance dépensée ^dans l’électrolyse ^{est :}

Le premier ^{terme est} l’échauffement de Joule et le second la puis-

.

sance, positive ^ou négative, nécessaire à produire ^le transport ^des ions métalliques ^{d’un niveau à un autre.}

Si ^nous appelons ^P l’équivalent électrochimique ^du métal, chaque poids ^P qui se dépose ^sur la cathode entraîne avec lui une charge ^de

96.537 coulombs; donc, pour l’intensité I, ^le poids p ^{de métal} déposé

par seconde est :

On _a, par conséquent, ^en appelant d et d’ les densités respectives ^de

l’ion métal et de la solution et l 1a dit*férence de niveau des élec-

trodes :

Donc, pour la valeur de ^e exprimée ^{en volts, P étant en} grammes ^et

~ en centimètres, ^{on a :}

On peut ^{en conclure} que la valeur de ^la forme électromotrice e due

à la différence de niveau est indépendante ^de l’intensité du courant et

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qu’elle existe par conséquent pour 1 = 0. En calculant la valeur de

e pour différents métaux en supposant ^{d’ _-_} 1,1 ^{et d} égal ^{à la den-}

sité ^du métal, ^{on trouve} pour le cuivre : ¹

et pour l’argent :

par centimètre de différence de niveau.

’

.Ie me suis proposé ^de vérifier directement ce résultat _par l’expé- rience ; j’ai employé ^{à cet effet deux} tubes de 25 millimètres de dia-

mètre et de 1 mètre de longueur pour l’un ^et de 73 centimètres pour

l’autre, pourvus d’une étectrode de cuire à chaque ^{extrémité et} remplis ^{d’une solution de} SO~I:u ; ^les électrodes étaient reliées aux

bornes d’un milliampèremètre ^{ou d’un} électromètre capillaire

d’Ostwald. Les nombres obtenus ont été ^en moyenne de 0,017 mil- livolt par centimètre dans le premier ^{cas, et de 0,0~~ millivolt avec}

l’électromètre. Ces résultats sont six à huit fois plus grands ^que

ceux de la formule.

L’expérience consistait à placer d’abord le tube horizontalement

et à le faire passer ^à la position verticale, tantôt dans un sens, tantôt dans le sens inverse, ^{et a lire la déviation sur} l’appareil.

Les mesures sont rendues peu précises par le fait de la petitesse

de laf. é. m. à mesurer d’ane part, et surtout par l’existence de phé-

nomènes étrangers ^{à celui} considéré, ^souvent beaucoup plus impor-

tants que lui, ^{et dont nous} n’avons pu ^nous débarrasser complète-

ment. En particulier, ^{il est} nécessaire de préserver ^d’une façon

absolue les électrodes du contact de l’air.

Pour obtenir ce résultat, ^les électrodes étaient montées ainsi que

l’indique’ ^la fig. 1 ; ^{le tube T} qui ^contient l’électrolyte ^{est fermé à}

chacune de ses extrémités _par un bouchon traversé en son centre d’un petit ^{tube de verre ouvert} dans l’intérieur du tube et contenant le fil de cuivre E formant électrode et rempli par l’électrolyte. ^Un

autre tube S placé à côté du premier permet de laisser la surface du

liquide ^{à la} pression atmosphérique ; ^{on tient ce} tube fermé avec le

doigt lorsqu’il ^est placé ^{à la} partie inférieure.

J’ai fait également quelques expériences ^en remplaçant l’action de

la pesanteur par la force centrifuge ^en employant ^un petit ^centri-

fugeur d’un modèle courant dans les laboratoires. Avec un tube de

moins d’un décimètre de longueur, ^{nous avons} obtenu des f. é. m. de

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même ordre de grandeur ^{que dans les} expériences ^citées plus haut,

mais dans des conditions de mesures encore plus ^mauvaises.

FIG.

Considérons un tube (fig. 2), ^{fermé à une} extrémité, plein ^d’une

solution électrolytique ^{et tournant autour d’un axe vertical O~’;} pre-

nons dans ce liquide ^{une tranche} d’épaisseur ^{dr située à} la distance r de l’axe 00’ ; ^en appelant d’ la densité du liquide, ^{on a} pour la force exercée par ^cette tranche :

d’où l’on tire :

et pour la force électromotrice résultante :

où e est donné ^en volts si R, ^et R2 ^{sont en} centimètres et w en ra-

dians par seconde.

La force électromotrice qu’on pourrait obtenir ainsi avec une ins- tallation convenablement faite serait plus grande que celles obte-

nues par la simple pesanteur ; mais, par contre, il n’est pas possible

de la faire changer ^{de sens} pour ^écarter les erreurs dues à la diffé-

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rence de nature des électrodes et des différences de concentration ;

en outre, ^{il est} nécessaire d’avoir des contacts tournants.

Si nous ne retenons des nombres trouvés pour la force électro- motrice de gravitation pour le cuivre, que ^la moyenne ^des valeurs obtenues par l’électromètre, qui ^{sont, sans} doute, ^les plus correctes,

nous constatons qu’elle ^{est huit fois} plus grande que ^ne l’indique ^le

calcul, ^{et nous} n’avons pas trouvé d’explication ^{à ce résultat.}

FIG. 2.

Il est probable, ^au contraire, qu’en prenant, comme nous l’avons

fait, pour la densité du cuivre à l’état d’ions, ^{le même} nombre que pour le cuivre métallique, nous avons commis une erreur qui ^dimi-

nuait l’écart avec l’expérience; d’ailleurs, ^{la densité des ions} cuivre, fût-elle considérablement plus grande ^que celle du métal cuivre, ^ce qui paraît peu probable, ^{la f. é. m. calculée} serait encore 7 fois plus petite que ^la valeur observée.

Les expériences étaient faites dans un temps ^{très court,} qui exclut, ^bien entendu, ^{les effets} que pourraient produire ^{les diffé-}

rences de concentration de l’électrolyte ^{dans le sens vertical.}