HAL Id: jpa-00237881
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Submitted on 1 Jan 1881
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Recherches sur les différences de potentiel de deux métaux au contact; Résultats
H. Pellat
To cite this version:
H. Pellat. Recherches sur les différences de potentiel de deux métaux au contact; Résultats. J. Phys.
Theor. Appl., 1881, 10 (1), pp.68-76. �10.1051/jphystap:018810010006801�. �jpa-00237881�
En faisant
1 expérience
en sensinverse,
on constate que l’oncommence à entendre les sons
pendant
que ledisque
est absolu-ment invisible dans
l’obscurité,
et, enréglant
convenablement la flamme duchalumeau,
onpeut
maintenir ledisque
invisible et en-tendre d’une manière continue les sons ainsi
produits.
Ici,
il est évidentqu’il n’y
aplus
lieud’appliquer
lemot photo- phonie,.
iln’y a
pas de llunière enjeu :
si l’on veut se servir d’untermc tout à fait
général
pourqualifier
lephénomène,
il faut em-ployer
le motradiophonie,
ouplutôt,
pour leparticulariser
ainsiqu’on
en a ledroit,
à cequ’il
mesemble,
onpeut
user du motthermophonie, qui représente que
tout autre l’effet queje
Niens de décrire.
Ainsi
donc,
lephénomène
découvert par M. G. Bcll est l’effet d’une transformationremarquable
del’énergie thermique
des ra-dialions,
et ler adiophonc ressemble,
à cepoint de vue,
au radio-171ètl’e de M. Crookes.
Il reste à trouver le mécanisme de cette transformation :
je
pour- suis mes recherches dans ce but.RECHERCHES SUR LES DIFFÉRENCES DE POTENTIEL DE DEUX MÉTAUX
AU CONTACT;
RÉSULTATS;
PAR M. H. PELLAT.
La méthode que
j’ai imaginée
pour faire Fétude de l’électricité de contact des métaux a étéexposée précédemment (t. IX,
p.145).
J’ai insisté
déjà
sur la nature de laquantité
mesurée par toutes les nléthodesélectroscopiques
et par la mienne enparticulier:
c’est 1(i
différence de potentiel
cles coiic-hesélectriques qui
rc-(’OlH’/,cnl les deux métaux au contact et en
équilibre.
Cette quan-tité, parfaitement définie,
est une constante pour deux corps con- ducteurs dans un même milieu isolant. Nous ladésignerons,
pourabréger,
pardifférence
clchotczitiel
apjJarente des deux corps.Je ,ais
indiquer
maintenant lesprincipaux
résultats de cetteétude.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:018810010006801
69
I.
La différence de
potentiel apparente
de deux métauxdépend
essentiellement de la nature de leur couche
superficielle
etvarie,
dans des
proportions parfois considérables,
avec leschangements chimiques
ousimplement physiques
de la surface.Pour montrer l’influence d’un
changement,
en apparence insi-gnifiant,
dans l’étatchimique, je
citerail’expérience
suivante. Undisque
de cuivre futnettoyé
avec leplus grand
soin(tripoli,
la-vages à l’alcool
absolu);
sa différence depotentiel apparente
avec l’or se trouvaégale à oi, 137 (1).
Ceplateau, placé
un instant dans.une
atmosphère
d’acidesulfhydrique.,
fut retiré ai ant que la couche de sulfure formée eût atteint uneépaisseur
suffisante pourchanger
d’une
façon appréciable
la couleur du cuivre. Leplateau
fut en-suite lavé à
l’alcool,
commeprécédemment,
et l’on s’assura quel’atmosphère
d’acidesulfhydrique qu’il
avait pu entraîner avec lni avaitdisparu.
La différence depotentiel apparente
avec l’or était devenue01, 201,
nombre biensupérieur
auprécédent.
Lepla-
teau
ayant
été remis dansl’hydrogène sulfuré j usqu’à
ce que sa surface aitpris
une teintebronzée,
etnettoyé
commeci-dessus,
la différence de
potentiel
avec l’or resta la même(ol, 200).
Dansune autre
expérience,
la sulfuration futpoussée jusqu’à
la couleurpourpre et même bleu foncé : les nombres furent sensiblement les mêmes. Ainsi une couche de sulfure
invisible,
bieninférieure
à unelungueur
d’onde enépaisseur, produit
le même effetqu’une
couchebeaucoup plus épaisse
et masquedéjà complètement
lespropriétés
du cuivre.
Des
changements purement physiques
de l’état de la surface pro- duisent des effetsanalogues.
Montrons-le par unexemple.
Undisque
de zinc estnettoyé
aupapier
émeri très fin(no 0
du com-nlerce), puis
lavé à l’alcool avecbeaucoup
de soin. Sa différence depotentiel apparente
avecl’or,
mesurée immédiatementaprès,
est trouvée
égale
àol, 6g8 (zinc positif); quelque temps après
lesnombres ont
baissé,
et ils diminuent deplus
enplus
avec letemps :
(1) En prenant comme unité de différence de potenliel la force électromotrice de
i élément Latimer-Glarli.
au bout de
quatorze jours,
la mesure donne01, 523. Quoique
lezinc
paraisse
aussi netqu’au
moment où il vient d’ètrenettoyé,
ilpeut
ètreoxydé
d’unefaçon
invisible. Je le nettoie alors au tri-poli
très fin etje
le lave à l’alcool defaçon
à rendre sa surface par- faitementmétallique :
la mesur e donne01, 607.
Les nombres ontremonté,
mais sont bien loind’égaler
ceuxqui
suivent lepolissage
à
l’émeri ;
ils diminuent du reste avec letemps,
comme ci-dessus.Le traitement
mécaniduement
diff éren tproduit
un état différent4le la surface. Pour mieux établir ce
point, je polis
de nouveau lezinc avec le
papier
émeri n° o enappuyant
trèsfortement ; je
laveà
l’alcool,
et la différence depotentiel apparente
avec l’or devientégale
à01, 738 :
valeur considérable! Les nombres baissent avec letemps,
et le lendemainje
trouve°" 69°.
A ce momentje
nettoiela surface au
tripoli
et la lave à l’alcool. Si les différences observées tiennent à la naturechimique
de la substancequi
sert au net-toyage, je
dois retrouver maintenant un nombre voisin deo’, 607 (nombre
obtenupréeédemment après
lenettoyage
au[tripoli).
Siles variations tiennent au contraire à une sorte
d’écrouissage
su-perficiel
du au traitementmécanique, je
dois trouver un nombrevoisin de
o’, 690
etplutôt plus
fort : c’est cequi
a lieu emeffet,
etje
trouve le nombre
01, 693.
L’expérience précédente
n’est pas uneexpérience isolée ; j"en
ai fait un très
grand
nombre à cesujet, et j’ai
reconnu que tous les métauxdevienneiitpliis positifs quand
on écrouitsuperficielle-
ment la
surface ;
cetécrouissage
diminue avec letemps
et le métalse montre moins
positif.
Le retour de la surface à l’étatprimitif
est
rapide (quelques minutes)
sil’écrouissage
a été tout à fait su-perficiel,
tel que celuiqui
estproduit
par le frottement d’unlinge
ou d’un morceau de
papier
àfiltre ;
il estplus
len t( plusieurs j ours )
si
l’écrol1issagc
a étéplus profond,
tel que celui dû au frottement, de l’émeri. Du reste, les divers métauxéprouvent
des modifica- tionsplus
ou moins accentuées. Le zinc est un desplus sensibles,
le cuivre l’est
moins,
leplomb
encoremoins,
mais tous les métauxétudiés obéissent à la loi que nous venons
d’indiquer.
On ne
peut
donc se borner à déterminer un seul nombre pour lecontact de deux
métaux;
il faut absolument avoirégard
à l’étatphysique
dessurfaces, qui peut
faire varier les mesures de quan- tités allantparfois jusqu’au quart
de la valeur moyennes.71
L’état de
poli
ou dedépoli
des surfaces semble n’avoir aucuneinfluence sur les nombres.
II.
J’ai cherché si la nature ou la
pression
d’un gaz inerte entou-rant les métaux
influençait
leur différence depotentiel
appa-rente
(1).
A ceteffet,
deuxplateaux métalliques,
l’un enzinc,
l’autreen
cuivre,
ont étédisposés
dans unappareil spécial pouvant
êtreplacé
sous une cloche maintenant autour d’eux uneatmosphère
artificielle. L’écartement des
plateaux
nécessaire pour la mesure, étaitproduit
par lejeu
d’un électro-aimant.Les résultats obtenus ont été les suivants : Toictes
les fois qu’on raréfie
le gaz, ladifférence
depotentiel apparente augmente,
pourreprene/re
la mên2e valeurquand
lapi-essioit
redevientlfi rzaêjne. Ces
variations, quoique
très nettes, sont extrêmement faibles et nedépassent jamais 1 25
de la valeur totale(en
valeur ab-solue
n’atteignent
pas01, 02). Comme,
dans mesexpériences,
1"erreur maximum
possible
nedépasse
pasol, 002
et dansquelques expériences plus soignées
s’est abaissée à01, 0005,
il nepeut
y avoiraucun doute sur ces variations. Celles-ci se sont montrées un peu
plus grandes
avecl’oxygène qu avec
l’air oul’azote ;
l’acide car-bonique
donne au contraire des variationsd’amplitude
un peuplus faible,
etl’hydrogène
moins encore.J"ai
profité
de ce que les variations avecl’oxvgène
sont un peuplus grandes qu’avec
les autres gaz pour tracer la courbequi
lesreprésente
en fonction de lapression.
Trois sériesd’expériences
ont été faites dans ce but
(2)
et ont donné des résultats concor-(1) Ces recherches on t été exécutées en novembre et décembre 1879 et janvier 1880,
et présentées succinctement à l’Académie des Sciences dans sa séance du 26 avril 1880.
Jusqu’alors aucune expérience de ce genre n’avait été faite, car, si quelques auteurs
ont pensé à employer une atmosphère artificielle, les uns, comme Pfaff ou M. Exner, avaient verni ou recouvert de paraffine les faces en regard des métaux, qui, par là, étaient soustraites à l’action du gaz; d’autres, comme NI. Brown, ont employé l’acide sulfhydrique ou l’acide chlorhydrique qui, en altérant chimiquement le métal (zinc,
cuivre ou fer), forme une couche de substance étrangère à sa surface; les expé-
riences ne sont plus comparables à celles qui sont faites dans l’air.
e) Dans la première et la troisième série, on partait de la pression atmosphérique
et on raréfiait de plus en plus le gaz : dans la deuxième, on est parti de la pression
dants. Voici la courbe fournie par la deuxième série et obtenue à l’aide de huit déterminations : la différence de
potentiel
apparentemoyenne entre le cuivre et le zinc étant dans cette
expérience
de0, volt, 76,
la variation extrême n’a atteint queoVOlt,0285.
La substitution d’un
gaz (1) à
un autre nechange
pas sensiblement la valeur de la différence depotentiel apparente quand
ces gaz sontsous faibles
pressions (20mm
à 3pn’m demercure").
Comme les variations provenant des
changements
dans la forceélastique
des gaz n"ont pas la rnêmealnplilude
p our tous, sous la Fig.pression atmosphérique l’oxygène
donne des nombres un peuplus
faibles que l’air ou l’azote et ceux-ci que l’acide
carbonique; quant
a
l’hydrogène, déjà
sous lapression atmosphérique
il donne sen-siblenient le même nombre que l’air raréfié
(20mm
à 30mm de mer-cure),
et, parconséquent, l’hydrogène
raréfié donne des nombres unpeu
plus
forts que les autres gaz dans le même état. Mais il est bienprobable
que, si le vide étaitpoussé plus loin, tous
les gaz,l’hydro- gène compris,
secomporteraient
de même.Un fait
important
a été mis en évidence par toutes cesexpé-
riences : la variation de la valeur de la différence de
potentiel
ap-parente
esttoujours
eiï retard sur la variation depression
ou surle
changement
de nature du gaz. Si l’on fait une observation im-la plus faible pour arriver à la pression atmosphérique. Dans les deux dernières, la précision des mesures atteignait oi,ooo5.
(’ ) Tous ces gaz avaient été préparés à l’état de pureté et surtout parfaitement dé-
harrassés des acides qui auraient pu attaquer les surfaces métalliques. Si un accident de ce genre s’était produit, les nombres auraient été modifiés d’une façon perma- nente et non temporaire. L’air sec et l’air humide ont donné les mêmes résultats.
Les autres gaz ont été employées secs.
73
médiatementaprès
lechangement
depression
etqu’on
la fassesuivre de
plusieurs
autres de minute enminute,
on voit que les nombres continuent à varier dans le même senspendant quelques instants,
et la variation finalepeut
être le double de la variation initiale. Cela montre que la différence depotentiel apparente
n’est pas unefonction!directe
de lapression
ou de la nature du gaz iso-lant,
mais bien deschangements qui
en résultent dans l’état des surfacesmétalliques (condensation
desgaz) ;
c’est donc par suite d’une action secondaire que les nombres sont modifiés.III.
J’ai voulu vérifier si deux métaux réunis par un
liquide
ont leurcouche
électrique
au mêmepotentiel (1).
Cela revient à voir si laforce électromotrice d’un élément de
pile
formé par deux métaux A et B et unliquide
L(A
et B étant les métauxqui
constituent la surface des lamesbaignées
par leliquide)
est la même que la dif- f’érence depotentiel apparente
des deux métaux A et B dans l’air.Mes mesures me donnaient cette dernière
quantité ;
il restait donc à déterminer la force électromotrice d’un élément depile.
Mais il est
indispensable
de mettre en contact avec leliquide
lesfaces mêmes des métaux dont on a mesuré la différence de
poten-
tielapparente, puisque
cettequantité
varie dans desproportions
si notables suivant l’état
physique
des surfaces. Pourcela, j’inter-
(1 ) C’est ce qu’admettait Volta, sans en donner de preuves du reste. Une élégante
démonstration de sir W. Thomson (JENKIN, Electr. atid inagn., Chap.II, § 22) a pr0llYe qu’il en était ainsi dans le cas du zinc, du cuivre et de l’eau , mais avec peu de pré-
cision. Une expérience beaucoup plus précise de M. Clifton (Proceed. of the ror. Soc.,
t. XXVI, p. 299) a conduit au même résultat. Dans cette expérience, deux plateaux,
l’un de zinc, l’autre de cuivre, communiquent respectivement avec des lames de zinc et de cuivre trempant dans un liquide. Ces plateaux forment un condensateur à lame d’air. On constate qu’il n’est pas chargé, ce qui montre que les couches électriques qui recouvrent le cuivre et le zinc dans l’air sont au même potentiel. Si au contraire
ou réunit metalliquement les deux plateaux, le condensateur est fortement chargé.
Je reprocherai à l’expérience de M. Clifton le défaut d’identité entre les surfaces
métalliques plongeant dans le liquide et celles qui constituent les faces en regard du
condensateur à lame d’air; même si, par impossible, l’identité était réalisée au mo- ment de l’immersion, elle cesserait de l’ètre peu de temps après, comme le prouve
ce qui suit. L’expérience faite ainsi doit présenter des irrégularités si la méthode de
mesure est seosible.
posais
unegoutte
deliquide
entre les deuxplateaux (1) qui
venaientde servir à la mesure de cette dernière
quantité,
etje prenais
laforce électromotrice de la
pile
ainsi constituée. La mesure s’effec- tuait par la métliodeindiquée précédemment (t. IX,
p.145), qui
nerisque
pas depolariser
1 élément etqui permet
d’effectuer desmesures de
quart
de minute enquart
de minute avec uneprécision supérieure
à01, 001.
Ces
expériences présentent
une difficulté : la force électromotrice de lapile
ne reste pas constante et varie avec letemps , parfois
avec une
rapidité
extrême. Il est clair que ces variations sont dues à l’altération des surfacesmétalliques
en contact avec leliquide,
ou
peut-être
à l’altération duliquide
lui-même. Il faut dès lors comparer la différence depotentiel apparente
des métaux dans l’air à la force électromotrice de lapile
au moment même où l’onvient de la
former,
avant que les surfacesmétalliques
se soientaltérées d’une
façon sensible ;
mains. comme il s’écouletoujours
au moins dix à
quinze
secondes enure la formation de lapile
etla mesure, et que dans ce
temps
très court la variation estdéjà notable,
il convient de faire des observations dequinze
enquinze
secondes pour tracer la courbe des variations de force électromo- trice avec le
temps ;
en laprolongeant jusqu’au temps zéro,
parextrapolation
on a, avec une erreurqui
dans certains cas est trèsfaible,
la valeur de la force électromotrice de lapile
avant toutealtération des métaux. J’ai
employé
commeliquide
l’alcool ab-solu
(2),
car avec celiquide
les variations de force électromotricesont moins
rapides qu’avec
lesliquides
aqueux. Les métaux étudiésont été
l’or, l’argent,
leplom b,
lezinc,
lelaiton,
le cuivre . La loi suivante est ressortie nettement de cesexpériences :
La
différence de polentiel
apparente des métaux a la même valeur que laj’oree
électromotrice(l’un
élc-nietit depile formé
I)cfi- l’alcool et ces métaux eux-même
(non
encorealtérés).
(1) Cette goutte de liquide s’aplatissait entre les deux plateaux, distants de omm, 1 à omm, 2, et formait une large lame de liquide tri-s mince. Des liquides très résistants,
comme l’alcool absolu, donnent dans ces conditions des piles dont la force électro- motrice se mesure (à l’aide d’un électromètre) aussi facilement que celle des piles
ordinaires.
(2) Voir la note précédente.
75 Le zinc a
été employé
avec sa surface fortement ou faiblement écrouie : dans lepremier
cas, la différence depotentiel apparente
aiec l’or est voisine de
o1,70;
dans lesecond,
deo’,6o.
Danschacun des cas, la loi ci-dessus s’est vérifiée.
Cette loi
permet
de déterminer la différence depotentiel
appa-rent de métaux rares
qu’on
nepeut
se procurerqu’en
lames ouen
fils,
et non enplateaux.
Il est
probable quelle
subsiste pour desliquides
autres que l’al-cool ;
mais l’eau et surtout les dissolutions acides et salines altèrent tellement vite les surfaces de laplupart
desmétaux,
que,quelle
que soit larapidité
des mesures, il y a unegrande
incertitude sur la valeur de la force électromo trice de lapile
au moment où elle vientd’être formée.
Quelques expériences
faites avec l’eaiidistillée,
lelaiton et le zinc ont
pourtant
nettement confirmé la loi.IV.
La différence de
potentiel
des couchesélectriques qui
recouvrentdeux métaux au contact
(différence
depotentiel apparente) peut
évidemments’exprimer
par la somme des trois termes(I) I|M+M’+M’|I,
dans
laquelle M|M’ représente
la différence depotentiel
vraie desdeux métaux en contacta et
I|M
etI|M’(=-M’|I)
cellesqui
existent entre chacun des métaux et la couche
électrique qui
lerecouvre.
La force électromotrice d’un élément de
pile peut
aussi se re-présenter
par une somme de trois termes(2) L|M+M|M’+M’|L,
M et M’
représentant
les métauxqui
forment la surface des lamesbaignées
par leliquide L, et LI)B1 et L|M’
étant les différences depotentiel
entre leliquide
et les métaux.Or
l’expérience
prouve que, pourvu que M et M’ soient les mêmes dans les deuxexpressions (i)
et(2),
celles-ci ont la même,alcnr, quels
que soient du reste 1 ouL ;
leur valeurchange
au con-traire du tout au tout avec M ou 3t . -,N’est-il pas bien
probable,
dèslors,
que la valeur constante de toutes cesexpressions représente précisément
celle du seul termeM|M’ qui
leur soit commun, diffé-rence de
potentiel
’L’raie des deux métaux en contact? Ce n’estcertainement pas là une démonstration
rigoureuse;
maisje
croispourtant qu’on
doitregarder
cette dernièrequantité
commedonnée,
avec unegrande probabilité
, soit par les différences depotentiel apparentes
fournies par les mesuresélectroscopiques,
soit par la mesure de la force électromotrice d’un élément de
pile
à unliquide
avant toute altération des métaux.LA LENTILLE A FOYER VARIABLE DU Dr CUSCO;
PAR M. C.-M. GARIEL.
Depuis
que l’étude de la vision a étéentreprise
d’une manièrerationnelle,
on saitqu’il
fautplacer
aupremier
rang,parmi
lespropriétés qui distinguent
l’oeil des autres instrumentsd’optique
propres à donner des
images réelles,
celle que l’ondésigne
sous lenom
d’accommodation,
etqui,
par des modifications dans les courbures de la lentillecristallinienne,
amène deschangements
notables dans la
grandeur
de la distance focale etpermet,
entre certaineslimites,
de maintenir sur la rétine lesimages
nettes d’ob-jets
dont la distance à l’0153il vient à varier. On sait que ceteffet,
dont nous n’avons pas à rechercher ici les conditions
physiolo- gicjues,
est du à une déformation du cristallinqui
amène unelégère augmentation
de courbure de la faceantérieure,
ainsiqu’un dépla-
cement et une
augmentation
de courbure notable de la faceposté- rieure. Jusque présent,
on n’était pas arrivé à construire des len- tilles subissant des déformationsanalogues
et donnantnaissance,
par
conséquent,
aux mêmes effets. M. le DlCusco, chirurgien
del’Hôtel-Dieu, à Paris,
est parvenu, dès1879 (1),
à obtenir une len-tille à distance focale variable
qu’il
a,depuis
cetteépoque,
étudiéeet
perfectionnée.
La lentille du Dr Cusco utilise l’élasticité du verre et, en
parti-
(1) L’Académie de Médecine, mars 1879.