Friedrich Engels, Dialectique de la nature, retour à la table des matières

L’électricité 1

Comme la chaleur, mais d’une autre façon, l’électricité possède elle aussi un certain caractère d’ubiquité. Il ne peut guère se produire de changement sur la terre, sans qu’on puisse y prouver la présence de phénomènes électriques. Que de l’eau s’évapore, qu’une flamme brûle, que deux métaux différents ou de température différente, que du fer et une solution de sulfate de cuivre entrent en contact, etc., on voit apparaître, à côté des phénomènes physiques ou chimiques plus évidents et en même temps qu’eux, des processus électriques. Plus nous étudions avec précision les processus naturels les plus différents, plus nous rencontrons de traces d’électricité. Malgré cette ubiquité de l’électricité, malgré le fait que, depuis un demi-siècle, elle est de plus en plus contrainte à servir l’homme dans l’industrie, elle est précisément la forme de mouvement dont la nature reste entourée de la plus grande obscurité. La découverte du courant galvanique a environ vingt-cinq ans de moins que celle de l’oxygène et présente pour la théorie de l’électricité une importance au moins égale à la découverte de l’oxygène pour la chimie. Et pourtant quelle différence aujourd’hui encore entre les deux domaines ! En. chimie, grâce surtout à la découverte par Dalton des poids atomiques, on voit de l’ordre, une stabilité relative des résultats acquis, une attaque systématique, organisée, ou à peu près, des domaines encore inexplorés, comparable au siège en règle d’une forteresse. Dans la théorie de l’électricité, nous avons devant nous un fatras chaotique de vieilles expériences peu sûres, qui ne sont ni définitivement confirmées, ni définitivement réfutées, un tâtonnement hésitant dans l’obscurité, une série incohérente d’études et d’expériences faites par de nombreux savants isolés qui donnent l’assaut au domaine inconnu en ordre dispersé, à la manière d’une horde de cavaliers nomades. Et, en effet, une découverte comme celle de Dalton, qui donne un centre à toute la science et une base solide à la recherche, reste encore à faire dans le domaine de l’électricité. C’est essentiellement cet état d’incohérence de la théorie de l’électricité qui, en rendant pour le moment impossible l’établissement d’une théorie générale, a pour résultat de faire régner dans ce domaine un empirisme étroit, cet empirisme qui s’interdit le plus possible de penser et qui, en conséquence, non seulement pense faux, mais n’est pas non plus capable de suivre fidèlement les faits ou même d’en faire un rapport fidèle et, de la sorte, se convertit en le contraire de l’empirisme véritable.

Si, en général, il est bon de recommander à MM. les savants, qui ne savent dire assez de mal des absurdes spéculations a priori de la philosophie de la nature en Allemagne, de lire non seulement les œuvres théoriques qui lui sont contemporaines, mais encore les œuvres postérieures des physiciens de l’école empirique, cela est particulièrement vrai pour la théorie de l’électricité. Prenons une œuvre de 1840 : Esquisse des sciences de la chaleur et de l’électricité par Thomas Thomson 2. Le vieux Thomson était certes en son temps une autorité ; en outre, il avait déjà à sa disposition une très importante partie des travaux du plus grand spécialiste de l’électricité jusqu’ici, Faraday. Et pourtant son livre contient des choses au moins aussi absurdes que la section correspondante de la philosophie de la nature de Hegel, bien plus ancienne en date. La description de l’étincelle électrique, par exemple, pourrait être la traduction directe du passage correspondant de Hegel. Tous deux énumèrent toutes les bizarreries que l’on voulait découvrir dans l’étincelle électrique avant de connaître sa nature véritable et sa riche diversité, bizarreries qui se sont maintenant révélées pour la plupart comme des cas particuliers ou des erreurs. Il y a mieux. À la page 446, Thomson raconte avec le plus grand sérieux les histoires de brigand de Dessaignes, selon lesquelles, lorsque le baromètre monte et le thermomètre descend, le verre, la résine, la soie, etc., trempés dans le mercure se chargent d’électricité négative, tandis que, lorsque le baromètre descend et que la température s’élève, ils ont des charges positives ; l’or et plusieurs autres métaux se chargeraient en été d’électricité positive par réchauffement, et négative par refroidissement, tandis que ce serait le contraire en hiver ; lorsque le baromètre serait haut et le vent au nord, ils seraient fortement électrisés positivement lorsque la température s’élève, négativement lorsqu’elle s’abaisse, etc. Voilà qui suffit pour la façon dont sont traités les faits. Mais sur le plan de la spéculation, a priori, voici la théorie de l’étincelle électrique dont nous régale Thomson et qui ne vient pas d’un savant moindre que Faraday lui-même :

L’étincelle est une décharge ou un abaissement de l’état d’induction polarisée de nombreuses particules diélectriques, du fait d’une action particulière d’un petit nombre d’entre elles, qui occupent un espace très petit et très limité. Faraday admet que les quelques particules où se localise la décharge ne sont pas seulement dispersées, mais qu’elles entrent temporairement dans un état particulier extrêmement actif (highly exalted) ; c’est-à-dire que toutes les forces qui les environnent sont projetées successivement sur elles et que, grâce à celles-ci, elles acquièrent un état d’intensité correspondant qui égale peut-être l’intensité d’atomes qui se combinent chimiquement ; elles déchargent alors ces forces comme les atomes déchargent les leurs, d’une manière inconnue jusqu’ici et c’est la fin de tout le processus (and so the end of the whole). L’effet dernier se présente exactement comme si une particule métallique avait pris la place de la particule qui se décharge, et il ne semble pas impossible que les principes d’action dans les deux cas se révèlent un jour identiques 3.

J’ai, ajoute Thomson, donné l’explication de Faraday dans les termes mêmes où il la donne, parce que je ne les comprends pas tout à fait. Cela aura sans doute aussi été le cas d’autres gens, tout comme lorsqu’ils lisent chez Hegel que, dans l’étincelle électrique,

la constitution matérielle particulière du corps sous tension n’entre pas encore dans le processus, mais qu’elle y est déterminée seulement de manière élémentaire comme une manifestation de l’âme

et que l’électricité « est la colère propre, l’emportement propre du corps », son « moi irrité » qui « apparaît dans chaque corps lorsqu’il est excité » (Philosophie de la Nature, § 324, appendice) 4. Et pourtant, chez Faraday et chez Hegel, l’idée fondamentale est la même. Tous deux répugnent à l’idée que l’électricité soit non pas un état de la matière, mais une matière particulière, distincte. Et comme apparemment l’électricité se présente dans l’étincelle comme indépendante, libre, isolée de tout substrat matériel étranger, et néanmoins saisissable par les sens, ils sont, dans l’état de la science d’alors, obligés de concevoir l’étincelle comme la forme fugitive, où se manifeste une « force » libérée momentanément de toute matière. Pour nous, l’énigme est certes résolue depuis que nous savons que, lors de la décharge de l’étincelle entre des électrodes de métal, des « particules métalliques » passent effectivement de l’autre côté, et donc que, en fait, « la constitution matérielle particulière du corps sous tension entre dans le processus 5 ». On sait que, comme la chaleur et la lumière, l’électricité et le magnétisme furent considérés au début comme des matières impondérables particulières. Comme on le sait, on en vint bientôt pour l’électricité à l’idée de deux matières opposées, de deux « fluides », un fluide positif et un fluide négatif, qui, à l’état normal, se neutralisent réciproquement jusqu’à ce qu’une prétendue « force de séparation électrique » les sépare. On pourrait alors charger deux corps, l’un d’électricité positive, l’autre d’électricité négative ; en les reliant par un troisième corps conducteur, l’équilibre s’établirait, selon les circonstances, soit brusquement, soit au moyen d’un courant continu. Le phénomène de compensation brusque semblait très simple et très évident, mais le courant présentait des difficultés. À l’hypothèse la plus simple, selon laquelle passait chaque fois dans le courant soit de l’électricité purement positive, soit de l’électricité purement négative, Fechner et, d’une façon plus développée, Weber opposèrent l’idée que, dans le circuit fermé, passaient chaque fois deux courants égaux d’électricité positive et négative, coulant l’un à côté de l’autre en direction opposée, dans des canaux situés entre les molécules pondérables des corps 6. Dans l’élaboration mathématique détaillée de cette théorie, Weber en arrive en fin de compte à multiplier une fonction ici sans importance par une grandeur , laquelle signifie le rapport… de l’unité d’électricité au milligramme 7(Wiedemann : Théorie du galvanisme, 2e éd., III, p. 569). Mais le rapport à une unité de poids ne peut-être lui-même qu’un rapport de poids. La passion du calcul mathématique avait donc déjà fait perdre à tel point à l’empirisme étroit l’habitude de penser qu’ici il rend déjà pondérable l’électricité impondérable et introduit son poids dans le calcul mathématique.

Les formules déduites par Weber n’étaient valables qu’à l’intérieur de certaines limites et, il y a quelques années encore, Helmholtz notamment, en partant de ces formules, a abouti par le calcul à des résultats qui sont en contradiction avec le principe de la conservation de l’énergie. À l’hypothèse du double courant de sens contraire de Weber, C. Neumann a opposé en 1871 cette autre que seule une des deux électricités, l’électricité positive par exemple, passe dans le courant, tandis que l’autre, la négative, reste fermement liée à, la masse du corps. À ce propos nous trouvons chez Wiedemann cette remarque :

On pourrait unir cette hypothèse avec celle de Weber si, au double courant des masses électriques ±  e coulant en sens contraire que suppose Weber, on ajoutait encore un courant sans action externe d’électricité neutre 8 qui entraînerait avec lui les quantités d’électricité ±  e dans le sens du courant positif, (III, p. 577.)

Cette affirmation est à nouveau caractéristique de l’empirisme étroit. Pour que, somme toute, l’électricité coule, on la décompose en électricité positive et négative. Mais toutes les tentatives pour expliquer le courant à partir de ces deux matières se heurtent à des difficultés. Et cela concerne au même titre tant l’hypothèse selon laquelle une seule de ces matières est chaque fois présente dans le courant, que celle où les deux coulent simultanément en sens opposé, que finalement la troisième aussi, qui veut qu’une matière coule et que l’autre soit en repos. Si nous nous arrêtons à cette dernière hypothèse, comment nous expliquerons-nous cette notion inexplicable, que l’électricité négative qui est tout de même assez mobile dans la machine électrique et dans la bouteille de Leyde, soit, dans le courant, solidement fixée à la masse du corps ? Très simplement. À côté du courant positif + e, qui parcourt le fil vers la droite, et du courant négatif − e, qui le parcourt vers la gauche, nous ferons encore passer un courant d’électricité neutre ±  e vers la droite. Ainsi nous commençons par admettre que les deux électricités ne peuvent somme toute couler que dans le cas où elles sont séparées l’une de l’autre, et, pour expliquer les phénomènes qui se produisent à l’occasion du courant des deux électricités séparées, nous admettons qu’elles peuvent aussi couler sans être séparées. Nous commençons par faire une hypothèse pour expliquer un phénomène déterminé, et, à la première difficulté rencontrée, nous en faisons une seconde qui annule directement la première. Comment faudrait-il que la philosophie soit faite pour que ces messieurs aient le moindre droit de s’en plaindre ?

Cependant, à côté de cette conception qui faisait de l’électricité une espèce particulière de matière, on en vit bientôt apparaître une seconde, selon laquelle elle était un simple état du corps, une « force », ou, comme nous dirions aujourd’hui, une forme particulière du mouvement. Nous avons vu plus haut que Hegel et plus tard Faraday partageaient cette manière de voir. Après que la découverte de l’équivalent mécanique de la chaleur eut définitivement éliminé l’idée d’une « substance calorique » particulière, et que l’on eut démontré que la chaleur est un mouvement moléculaire, la démarche suivante fut de traiter également l’électricité selon la méthode nouvelle et d’essayer de déterminer son équivalent mécanique. On y réussit pleinement. En particulier les expériences de joule, Favre et Raoult permirent d’établir non seulement l’équivalent mécanique et thermique de ce qu’on appelait la « force électromotrice » du courant galvanique, mais encore son équivalence parfaite avec l’énergie libérée par les processus chimiques dans la pile galvanique et l’énergie consommée par eux dans la cuve électrolytique. De ce fait, l’hypothèse que l’électricité était un fluide matériel particulier devenait de plus en plus insoutenable.

Toutefois, l’analogie entre la chaleur et l’électricité n’était cependant pas parfaite. Le courant galvanique continuait à se différencier sur des points très importants de la conductibilité calorifique. On ne pouvait toujours pas dire ce qui se mouvait dans les corps chargés d’électricité. L’hypothèse d’une simple vibration moléculaire, comme dans le cas de la chaleur, se révélait insuffisante ici. Étant donné l’énorme vitesse de l’électricité, qui dépassait encore celle de la lumière 9, il était difficile de se défaire de l’idée que c’était quelque chose de matériel qui se mouvait ici entre les molécules des corps. C’est alors qu’apparaissent les théories les plus modernes, celles de Clerk Maxwell (1864), Hankel (1865), Reynard (1870) et Edlund (1872), qui s’accordent avec l’hypothèse exprimée pour la première fois dès 1846 par Faraday à titre de suggestion : l’électricité serait un mouvement d’un milieu élastique emplissant tout l’espace et par suite pénétrant tous les corps, milieu dont les particules discrètes se repousseraient en raison inverse du carré de la distance ; en d’autres termes, l’électricité serait un mouvement des particules d’éther et les molécules des corps participeraient à ce mouvement. Sur le caractère de ce mouvement, les diverses théories sont en désaccord ; celles de Maxwell, Hankel et Reynard, s’appuyant sur les recherches récentes sur les mouvements en tourbillons, l’expliquent également, chacune à sa manière, par des tourbillons. Et nous voyons ainsi les tourbillons du vieux Descartes remis en honneur dans des domaines toujours nouveaux de la science. Nous nous abstenons d’entrer dans le détail de ces théories. Elles s’écartent beaucoup les unes des autres et connaîtront certainement beaucoup de bouleversements encore. Mais on remarque dans leur conception fondamentale commune un progrès décisif : l’électricité serait un mouvement, réagissant sur les molécules des corps, des particules de l’éther lumineux qui pénètre toute matière pondérable. Cette manière de voir réconcilie entre elles les deux précédentes. D’après elle, ce qui se meut lors des phénomènes électriques, est réellement quelque chose de matériel, différent de la matière pondérable. Mais cet élément matériel n’est pas l’électricité elle-même. Elle s’avère au contraire être en fait une forme du mouvement, bien qu’elle ne soit pas une forme du mouvement immédiat, direct de la matière pondérable. L’hypothèse de l’éther, d’une part montre la voie qui permet de dépasser l’hypothèse primitive grossière des deux fluides électriques opposés, d’autre part, elle donne l’espoir d’expliquer ce qu’est le substrat matériel proprement dit du mouvement électrique, ce qu’est la chose dont le mouvement provoque les phénomènes électriques 10.

La théorie de l’éther a déjà eu un succès incontestable. On sait qu’il y a au moins un point où l’électricité modifie directement le mouvement de la lumière : elle fait tourner son plan de polarisation. Clerk Maxwell, appuyé sur sa théorie mentionnée plus haut, a calculé que la constante diélectrique spécifique d’un corps est égale au carré de son indice de réfraction. Or Boltzmann a étudié différents corps non conducteurs du point de vue de leur constante diélectrique et il a trouvé que pour le soufre, la colophane et la paraffine, la racine carrée de ce coefficient était égale à leur indice de réfraction. L’écart le plus élevé pour le soufre n’était que de 4 %. De cette façon, la théorie de l’éther, de Maxwell spécialement, était confirmée expérimentalement.

Toutefois, il faudra encore beaucoup de temps et beaucoup de travail avant que, à l’aide de nouvelles séries d’expériences, on ait réussi à dégager de ces hypothèses contradictoires un noyau solide. Jusque-là, ou même peut-être jusqu’à ce que la théorie de l’éther ait été évincée par une théorie toute nouvelle, la théorie de l’électricité se trouve dans cette situation désagréable d’être obligée d’utiliser une terminologie dont elle reconnaît elle-même qu’elle est fausse. Celle-ci repose encore tout entière sur la notion des deux fluides électriques. Elle parle encore sans la moindre gêne de « masse électrique coulant dans les corps », d’une séparation des électricités dans chaque molécule », etc. C’est là un mal qui, comme on l’a dit, est pour l’essentiel la conséquence nécessaire de l’état actuel de transition de la science ; mais aussi, étant donné l’empirisme étroit qui règne précisément dans cette branche de la recherche, il contribue beaucoup à maintenir la confusion de pensée qui y a régné jusqu’ici.

Quant à la contradiction entre l’électricité dite statique, ou électricité de frottement, et l’électricité dynamique, ou galvanisme, on peut la considérer comme résolue depuis que l’on a appris à produire des courants continus à l’aide de la machine électrique, et qu’à l’inverse on a appris, à l’aide du courant galvanique, à produire de l’électricité dite statique, à charger des bouteilles de Leyde, etc. Nous laissons ici la sous-variété de l’électricité statique, ainsi que le magnétisme, reconnu maintenant lui aussi comme une variété d’électricité. C’est en tout cas dans la théorie du courant galvanique qu’il faudra chercher l’explication théorique des phénomènes qui s’y rattachent, et c’est pourquoi nous nous en tiendrons de préférence à celle-là.

On peut produire un courant continu par divers moyens. Le mouvement mécanique des masses ne produit directement, par frottement, d’abord que de l’électricité statique ; il ne produit un courant continu qu’au prix d’un grand gaspillage d’énergie ; pour être converti au moins en majeure partie en mouvement électrique, il lui faut l’intervention du magnétisme, comme dans les machines électromagnétiques connues de Gramme, Siemens et autres. La chaleur peut se convertir directement en courant électrique, comme en particulier au point de contact de deux métaux différents. L’énergie libérée par l’action chimique, qui, dans les circonstances ordinaires, apparaît sous forme de chaleur, se convertit dans des conditions déterminées en mouvement électrique. Inversement, celui-ci se convertit en toute autre forme de mouvement dès que les conditions appropriées sont données : en mouvement de masses (dans une faible mesure, directement dans les attractions et les répulsions électrostatiques, sur une grande échelle dans les moteurs électromagnétiques, derechef grâce à l’intervention du magnétisme) ; en chaleur partout dans le circuit fermé, à condition que n’interviennent pas d’autres transformations ; en énergie chimique dans les cuves électrolytiques et les voltamètres intercalés dans le circuit fermé, où le courant dissocie des combinaisons sur lesquelles on ne peut rien par d’autres moyens.

Dans toutes ces conversions, c’est la loi de l’équivalence quantitative du mouvement dans toutes ses transformations qui joue, ou, comme le dit Wiedemann,

selon la loi de la conservation de la force, la travail mécanique utilisé de n’importe quelle façon pour produire le courant doit être équivalent au travail nécessaire pour produire tous les effets du courant [tome II, ch. II, p. 472].

Lors de la conversion du mouvement de masses ou de chaleur en électricité 11, il ne se présente pas ici de difficultés ; il est prouvé que ce qu’on appelle la « force électromotrice » 12 est, dans le premier cas, égale au travail dépensé pour produire ce mouvement, dans le second cas,

à chaque point de contact de la pile thermoélectrique, directement proportionnelle à sa température absolue (Wiedemann, III, p. 482.)

c’est-à-dire encore une fois à la quantité de chaleur existant à chaque point de contact, mesurée en unités absolues. On a prouvé que la même loi joue effectivement aussi pour l’électricité produite a l’aide de l’énergie chimique. Mais ici la chose n’est pas aussi simple, du moins du point de vue de la théorie ayant cours de notre temps. C’est pourquoi nous allons nous y arrêter un peu.

L’une des plus belles séries d’expériences sur les changements de forme du mouvement qu’il est possible d’obtenir à l’aide d’une pile galvanique est celle de Favre (1857-1858) 13. Il place dans un calorimètre une pile de Smee de cinq éléments ; dans un second, il met un petit moteur électromagnétique, dont l’axe et la poulie sortent librement à toute fin d’utilisation mécanique. Chaque fois que dans la pile il se dégage 1 gr d’hydrogène ou que se dissolvent 32,6 gr de zinc (l’ancien équivalent chimique du zinc exprimé en grammes, égal à la moitié du poids atomique admis aujourd’hui de 65,2), on enregistre les résultats suivants :

A. La pile dans le calorimètre étant en circuit fermé, à l’exclusion du moteur : production de chaleur de 18 682 ou 18 674 unités.

B. La pile et la machine étant en circuit, mais celle-ci étant bloquée : chaleur dans la pile : 16 448, dans la machine 2 219, soit en tout 18 667 unités.

C. Comme en B, mais la machine se meut, sans toutefois soulever de poids : chaleur dans la pile : 13 888, dans la machine 4 769, en tout 18 657 unités.

D. Comme en C, mais la machine soulève un poids et produit de ce fait un travail mécanique égal à 131,24 kgm : chaleur dans la pile, 15 427, dans la machine, 2 947, en tout 18 374 unités : perte par rapport aux 18 682 unités ci-dessus = 308 unités calorifiques. Mais le travail mécanique accompli de 131,24 kgm, multiplié par 1 000 (pour convertir en kilogrammes les grammes du résultat chimique) et divisés par l’équivalent mécanique de la chaleur, soit 423,5 kgm 14 donne 309 unités calorifiques, donc exactement la perte ci-dessus, comme équivalent calorifique du travail mécanique accompli.

L’équivalence du mouvement dans toutes ses transformations est donc prouvée d’une manière péremptoire également pour le mouvement électrique — dans la limite des sources d’erreurs inévitables. Et, de même, il est démontré que la « force électromotrice » de la pile galvanique n’est pas autre chose que de l’énergie chimique convertie en électricité, et que la pile elle-même n’est pas autre chose qu’un dispositif, un appareil qui transforme l’énergie chimique libérée en électricité, tout comme la machine à vapeur convertit en mouvement mécanique la chaleur qui lui est fournie, sans que, dans l’un et l’autre cas, le dispositif de transformation apporte par lui-même une énergie nouvelle.

Mais ici, eu égard aux conceptions traditionnelles, il surgit une difficulté. Celles-ci attribuent à la pile, en vertu des rapports de contact qui ont lieu en elle entre les liquides et les métaux, une « force de séparation électrique » proportionnelle à la force électromotrice, donc représentant pour une pile donnée une quantité déterminée d’énergie. Or quel est le rapport de cette source d’énergie inhérente selon la conception traditionnelle à la pile en tant que telle, même sans effet chimique, quel est le rapport de cette force de séparation électrique à l’énergie libérée par l’action chimique ? Et, si elle est une source d’énergie indépendante de l’action chimique, d’où vient l’énergie qu’elle fournit ?

Cette question, sous une forme plus ou moins obscure, constitue le point en litige entre la théorie du contact, fondée par Volta et la théorie chimique du courant galvanique apparue aussitôt après.

La théorie du contact expliquait le courant par les tensions électriques prenant naissance dans la pile du fait du contact des métaux avec un ou plusieurs liquides — ou même seulement du contact des liquides entre eux — et du fait de leur, égalisation — ou de celle des électricités ainsi séparées et opposées — dans le circuit fermé. Les transformations chimiques qui pouvaient se produire à cette occasion, la pure théorie du contact les tenait pour absolument secondaires. Par contre, dès 1805, Ritter affirme qu’un courant ne pouvait prendre naissance que si les excitateurs avaient déjà une action chimique l’un sur l’autre avant la fermeture du circuit. Dans l’ensemble, Wiedemann (I, p. 784) résume cette théorie chimique ancienne de la façon suivante : d’après elle l’électricité dite de contact

ne peut apparaître que si, simultanément, se manifeste une action réciproque chimique réelle des corps en contact ou tout au moins une perturbation de l’équilibre chimique, même si elle n’est pas directement liée à des processus chimiques, une « tendance à l’action chimique » entre ces corps.

On le voit : la question de la source d’énergie du courant n’est posée par les deux parties que d’une façon tout à fait indirecte, et il ne pouvait guère en être autrement à l’époque. Volta et ses successeurs trouvaient tout à fait normal que le simple contact de corps hétérogènes puisse engendrer un courant continu, donc fournir un travail déterminé sans contrepartie. Ritter et ses partisans comprenaient tout aussi peu comment il se fait que l’action chimique mette la pile en mesure de produire le courant et le travail de celui-ci. Mais si, pour la théorie chimique, ce point est depuis longtemps éclairci par Joule, Favre, Raoult et d’autres, c’est le contraire qui se produit pour la théorie du contact. Dans la mesure où elle s’est maintenue, elle en est toujours, pour l’essentiel, à son point de départ. C’est ainsi que, dans la théorie actuelle de l’électricité, continuent à subsister des idées qui datent d’une époque révolue, d’une époque où l’on devait se contenter d’indiquer pour un effet quelconque la première cause venue qui apparaissait se produisant à la surface, même si à ce propos on faisait naître le mouvement du néant c’est ainsi que subsistent des idées qui sont en contradiction directe avec le principe de la conservation de l’énergie. Et si ensuite ces idées auxquelles on a enlevé leurs côtés les plus choquants sont affaiblies, édulcorées, châtrées, embellies, cela n’arrange pas les choses : la confusion n’en est que pire.

Comme nous l’avons vu, même l’ancienne théorie chimique du courant déclare que les rapports de contact de la pile sont absolument nécessaires pour créer le courant : elle se contente d’affirmer que ces contacts ne donneront jamais naissance à un courant sans action chimique simultanée, et il est même évident, aujourd’hui encore, que ce sont précisément les dispositifs de contact de la pile qui constituent l’appareil grâce auquel de l’énergie chimique libérée se transforme en électricité, et que c’est de ces dispositifs de contact qu’il dépend essentiellement que de l’énergie chimique se convertisse en mouvement électrique et en quelle quantité.

En empiriste étroit qu’il est, Wiedemann chercher à sauver de la vieille théorie du contact ce qu’on peut en sauver. Suivons-le dans ses efforts :

Bien que l’effet de contact de corps chimiquement indifférents, (dit Wiedemann, I, p. 799) par exemple des métaux, ne soit, comme on le croyait avant, ni nécessaire à la théorie de la pile *, ni non plus démontré par le fait que Ohm en a tiré sa loi (ce qu’il était possible de faire sans cette hypothèse) et que Fechner, qui a confirmé expérimentalement cette loi, défendait également la théorie du contact, on ne saurait néanmoins nier l’excitation électrique par le contact des métaux * ; cela n’est pas possible, du moins d’après les expériences dont nous disposons aujourd’hui ; même si les résultats qu’on peut obtenir au point de vue quantitatif sont toujours entachés à cet égard de quelque incertitude inévitable, étant donné l’impossibilité où l’on se trouve de maintenir absolument propres les surfaces des corps en contact.

On voit que la théorie du contact est devenue très modeste. Elle accorde qu’elle n’est pas absolument indispensable pour expliquer le courant, et que, de plus, elle n’est prouvée ni théoriquement par Ohm, ni expérimentalement par Fechner. Elle accorde même que les prétendues expériences fondamentales sur lesquelles elle peut seulement encore s’appuyer ne peuvent toujours fournir, au point de vue quantitatif, que des résultats incertains et, en fin de compte, elle n’exige plus de nous que la reconnaissance du fait que, somme toute, le contact fût-ce des métaux seulement ! peut engendrer du mouvement électrique.

Si la théorie du contact en restait seulement là, il n’y aurait rien à y objecter. En vérité, il faut bien admettre sans réserve qu’au contact de deux métaux se produisent des phénomènes électriques grâce auxquels on peut faire palpiter une cuisse de grenouille préparée, charger un électroscope et provoquer d’autres mouvements. Une seule question se pose en premier : d’où vient l’énergie nécessaire ?

Pour répondre à cette question, il nous faudra, d’après Wiedemann (I, p. 14,

recourir à peu près aux considérations suivantes * : si l’on rapproche l’une de l’autre jusqu’à une faible distance les plaques de métal A et B, elles s’attirent en vertu des forces d’adhérence. Quand elles se touchent, elles perdent la force vive du mouvement qui leur était imprimée par cette attraction. (Si nous admettons que les molécules des métaux sont en état de vibration permanente, il pourrait *aussi se produire une modification de leurs vibrations accompagnée d’une perte de force vive, lorsque, dans le contact des métaux hétérogènes, les molécules, dont les vibrations ne sont pas en concordance de phase, se touchent.) La force vive perdue se convertit en grande partie *en chaleur. Mais une petite partie *de celle-ci est utilisée pour répartir autrement les électricités qui jusque-là n’étaient pas séparées. Ainsi que nous l’avons mentionné plus haut, les corps rapprochés se chargent de quantités égales d’électricité positive et négative, peut-être *du fait d’une force d’attraction inégale pour les deux électricités.

La modestie de la théorie du contact va sans cesse croissant. On commence par reconnaître que l’énorme force de séparation électrique, qui doit par la suite fournir un travail si gigantesque, ne possède en elle-même aucune énergie propre, et même qu’elle ne peut fonctionner tant qu’elle ne reçoit pas un apport d’énergie de l’extérieur. Et ensuite on lui assigne une source d’énergie tout à fait minuscule, la force vive de l’adhérence, qui n’agit qu’à des distances à peine mesurables et fait parcourir aux corps un chemin à peine appréciable. Mais peu importe : il est indéniable qu’elle existe, et tout aussi indéniable qu’elle disparaît avec le contact. Mais même cette source minime fournit encore trop d’énergie pour cette fin : une grande partie se convertit en chaleur et ce n’est qu’une petite partie qui sert à faire naître la force de séparation électrique. Bien qu’il soit notoire qu’il se présente assez de cas dans la nature où des impulsions extrêmement minimes produisent des effets extrêmement puissants, Wiedemann semble toutefois sentir lui-même que sa source d’énergie, qui coule à peine encore goutte à goutte, peut difficilement suffire, et il cherche la possibilité d’une deuxième source dans l’hypothèse d’une interférence des vibrations moléculaires des deux métaux sur les surfaces de contact. Abstraction faite d’autres difficultés que nous rencontrons ici, Grove et Gassiot ont démontré que, pour produire l’électricité, le contact électrique n’est même pas nécessaire, comme Wiedemann lui-même nous le raconte une page plus haut. Bref, plus nous la considérons, et plus nous voyons tarir la source d’où la force de séparation électrique puise son énergie.

Et pourtant, nous ne connaissons jusqu’ici presque pas d’autre source d’énergie pour l’excitation électrique lors du contact des métaux. D’après Naumann (Chimie générale et physique, Heidelberg, 1877, p. 675),

les forces électromotrices de contact convertissent la chaleur en électricité. [Il trouve] naturel de supposer que la capacité qu’ont ces forces de produire du mouvement électrique repose sur la quantité existante de chaleur, ou, en d’autres termes, est fonction de la température,

ce dont Le Roux, dit-il, a apporté la démonstration expérimentale. Ici encore nous nous mouvons tout à fait dans le vague. La loi de la série voltaïque des métaux nous interdit de régler la question en revenant aux processus chimiques qui se produisent sans cesse dans une faible mesure sur les surfaces de contact, lesquelles sont constamment recouvertes d’une couche mince, pour nous à peu près impossible à dissocier, d’air et d’eau impure, c’est-à-dire qu’elle nous interdit d’expliquer l’excitation électrique par la présence entre les surfaces de contact d’un électrolyte actif et invisible. Un électrolyte devrait produire en circuit fermé un courant continu ; l’électricité du pur contact métallique disparaît au contraire dès qu’on ferme le circuit. Ici précisément nous arrivons au point essentiel : cette « force de séparation électrique », que Wiedemann lui-même a d’abord limitée aux seuls métaux, déclarée incapable de travail sans apport d’énergie étrangère, puis réduite exclusivement à une source d’énergie vraiment microscopique, rend-elle possible la formation d’un courant continu par le contact de corps chimiquement indifférents, et, si elle la rend possible, de quelle manière ?

Dans la série voltaïque, les métaux sont rangés dans un ordre tel que chacun est électriquement négatif à l’égard de celui qui le précède, et positif à l’égard de celui qui le suit. Donc si nous accolons à la suite, dans cet ordre, une série de pièces de métal, par exemple, du zinc, de l’étain, du fer, du cuivre, du platine, nous pourrons obtenir aux deux bouts des tensions électriques. Mais si nous mettons cette série de métaux en circuit fermé, de sorte que le zinc et le platine soient en contact, la tension est compensée aussitôt et elle disparaît.

Dans un circuit fermé de corps faisant partie de la série voltaïque, la formation d’un courant d’électricité continue n’est donc pas possible. [Wiedemann, loc. cit. I, p. 45.]

Wiedemann appuie encore cette affirmation par les considérations théoriques suivantes :

En fait, si un courant électrique continu se présentait dans le circuit, il produirait dans les conducteurs métalliques eux-mêmes de la chaleur qui ne serait supprimée que par refroidissement de leurs points de contact. Cela amènerait en tout cas une répartition inégale de la chaleur ; le courant pourrait également, sans aucun apport de l’extérieur, actionner de façon durable un moteur électromagnétique et fournir ainsi du travail, ce qui est impossible, car dans le cas d’une liaison fixe des métaux, par exemple par soudure, il ne peut plus se produire, même aux points de contact, des changements qui compensent ce travail. [Ibid. pp. 44-45.]

Et, ne se contentant pas de démontrer théoriquement et expérimentalement que l’électricité de contact des métaux ne peut à elle seule produire la moindre électricité, Wiedemann se trouvera dans la nécessité, comme nous le verrons, de mettre sur pied une hypothèse particulière pour éliminer son efficacité, même là où elle pourrait éventuellement se manifester sous la forme de courant.

Essayons donc un autre moyen pour parvenir de l’électricité de contact au courant. Imaginons avec Wiedemann

deux métaux, tels qu’une tige de zinc et une tige de cuivre, soudés par un de leurs bouts, mais reliés à leur extrémité libre par un troisième corps, qui n’aurait pas d’action électromotrice par rapport aux deux métaux, mais ne ferait que conduire les électricités contraires rassemblées à leur surface, de sorte qu’elles se compenseraient dans celui-ci. Dans ce cas, la force de séparation électrique reconstituerait sans cesse la différence de potentiel primitive et l’on verrait de la sorte apparaître dans le circuit un courant continu d’électricité qui pourrait fournir un travail sans contrepartie, ce qui est derechef impossible. En conséquence il ne peut y avoir aucun corps qui ne fasse que conduire l’électricité, sans activité électromotrice vis-à-vis des autres corps. [Ibid. p. 45.]

Nous ne sommes pas plus avancés : l’impossibilité de créer le mouvement nous barre à nouveau la route. À l’aide du contact de corps chimiquement indifférents, donc avec l’électricité de contact proprement dite, nous n’arriverons jamais à produire un courant. Faisons donc encore une fois demi-tour et essayons une troisième voie que Wiedemann nous montre :

Plongeons enfin une plaque de zinc et une plaque de cuivre dans un liquide contenant une combinaison dite binaire, c’est-à-dire qui peut se décomposer en deux éléments chimiquement différents se saturant complètement l’un l’autre, par exemple une solution d’acide chlorhydrique (H + Cl), etc. Dans ce cas, selon le § 27, le zinc se charge d’électricité négative et le cuivre d’électricité positive. Si l’on réunit les métaux, ces électricités s’égalisent réciproquement à travers le point de contact par où passe donc un courant d’électricité positive du cuivre au zinc. Comme la force de séparation électrique qui apparaît lors du contact de ces métaux transporte aussi l’électricité positive dans le même sens, les effets des forces de séparation électrique ne se suppriment pas réciproquement comme dans un circuit métallique fermé. De la sorte il naît ici un courant continu d’électricité positive qui passe en circuit fermé du cuivre au zinc à travers son point de contact avec celui-ci et du zinc au cuivre à travers le liquide. nous reviendrons bientôt (§ 24 sq.) à la question de savoir dans quelle mesure les diverses forces de séparation électrique existant dans le circuit contribuent réellement à la formation de ce courant. Une combinaison de conducteurs qui fournit un pareil « courant galvanique », nous l’appelons un élément galvanique ou pile galvanique (p. 45) 15.

Ainsi le miracle serait réalisé. Grâce à la simple force de séparation électrique du contact qui (Wiedemann le dit lui-même) ne peut agir sans apport d’énergie de l’extérieur, un courant continu serait engendré ici. Et si, pour l’expliquer, nous ne disposions de rien d’autre que du passage ci-dessus de Wiedemann, cela resterait effectivement un authentique miracle. Qu’apprenons-nous ici sur le processus qui nous intéresse ?

1. Si nous plongeons du zinc et du cuivre dans un liquide contenant une combinaison dite binaire, selon le paragraphe 27 le zinc se charge négativement, le cuivre positivement. Or, tout le paragraphe 27 ne souffle pas mot d’une combinaison binaire. Il décrit seulement un élément voltaïque simple, compose d’une plaque de zinc et d’une plaque de cuivre entre lesquelles se trouve un disque d’étoffe humecté d’un liquide acide et il étudie ensuite, sans mentionner de quelconques processus chimiques, les charges d’électricité statique des deux métaux qui en résultent. Donc la combinaison dite binaire est introduite ici en contrebande, par la porte de derrière.

2. Le rôle de cette combinaison binaire reste absolument mystérieux. Le fait qu’elle « peut se décomposer en deux éléments chimiques qui se saturent complètement l’un l’autre » (qui se saturent complètement, après qu’ils sont décomposés ? !) pourrait en vérité nous apprendre quelque chose tout au plus si elle se décomposait effectivement. Mais il n’y a pas un mot à ce sujet, et il nous faut donc admettre pour le moment, qu’elle ne se décompose pas, comme par exemple dans le cas de la paraffine.

3. Après que, dans le liquide, le zinc s’est donc chargé d’électricité négative et le cuivre d’électricité positive, nous les mettons en contact (en dehors du liquide). Aussitôt,

ces électricités s’égalisent réciproquement à travers le point de contact par où passe donc, du cuivre au zinc, un courant d’électricité positive.

Encore une fois, nous n’apprenons pas pourquoi il passe seulement un courant d’électricité « positive » dans l’un des sens, et non pas aussi un courant d’électricité « négative » dans le sens opposé. Nous n’apprenons absolument pas ce que devient l’électricité négative qui, jusqu’ici, était tout de même aussi nécessaire que l’électricité positive : l’action de la force de séparation électrique consistait précisément en ce qu’elle les opposait librement l’une à l’autre. La voilà maintenant soudain éliminée, en quelque sorte escamotée, et il semble qu’il n’existe que de l’électricité positive.

Mais ensuite, p. 51, on nous dit exactement le contraire, puisqu’ici « deux électricités s’unissent 16 en un courant ». Il y coule donc aussi bien de l’électricité négative que de l’électricité positive ! Qui nous aidera à sortir de cette confusion ?

4. Comme la force de séparation électrique qui apparaît lors du contact de ces métaux transporte aussi l’électricité positive dans la mime sens, les effets des forces de séparation électrique ne se suppriment pas réciproquement, comme dans un circuit métallique fermé. De la sorte, il naît ici un courant continu, etc. Voilà qui est un peu fort. Car, comme nous le verrons quelques pages plus loin (p. 52), Wiedemann nous démontre que lors de la

formation du courant continu … la force de séparation électrique au point de contact des métaux … doit être inactive 17 ;

que non seulement il y a courant, même si, au lieu de transporter l’électricité positive dans le même sens, elle agit en direction opposée au sens du courant, mais encore que, même dans ce cas, elle n’est pas compensée par une partie déterminée de la force de séparation électrique de la pile, donc elle est une fois de plus inactive. Comment Wiedemann peut-il par conséquent faire contribuer, p. 45, à la formation du courant une force de séparation électrique comme facteur nécessaire, pour nier, p. 52, son action pour la durée du courant et par-dessus le marché à l’aide d’une hypothèse établie spécialement à cet effet ?

5. De la sorte, il naît ici un courant continu d’électricité positive qui passe en circuit fermé du cuivre au zinc à travers son point de contact avec celui-ci, et du zinc au cuivre à travers le liquide.

Mais, avec un semblable courant continu d’électricité « de la chaleur serait produite par lui dans les conducteurs eux-mêmes », il pourrait également « actionner un moteur électromagnétique et fournir ainsi du travail », ce qui est toutefois impossible sans apport d’énergie. Wiedemann ne nous ayant pas trahi jusqu’ici par une seule syllabe si un tel apport d’énergie a lieu et d’où il vient, le courant continu reste, comme par le passé, une chose tout aussi impossible que dans les deux cas étudiés précédemment.

Personne n’en a plus conscience que Wiedemann. C’est pourquoi il juge bon de passer aussi vite que possible sur les nombreux points délicats de cette étrange explication de la formation du courant pour entretenir son lecteur pendant quelques pages de toutes sortes de petites histoires élémentaires sur les effets thermiques, chimiques, magnétiques et physiologiques de ce courant toujours mystérieux, tombant même exceptionnellement dans un ton tout à fait populaire Puis il continue tout d’un coup (p. 49) :

Il nous faut étudier maintenant de quelle manière les forces de séparation électrique agissent dans un circuit fermé composé de deux métaux et d’un liquide, par exemple de zinc, de cuivre et d’acide chlorhydrique.
Nous savons que les éléments composant la combinaison binaire (HCl) contenue dans le liquide se séparent du fait du passage du courant, de telle sorte que l’un d’eux (H) est libéré sur le cuivre et qu’une quantité équivalente de l’autre (Cl) est libérée sur le zinc, tandis que cette dernière se combine avec une quantité équivalente de zinc pour former ZnCl 18.

Nous savons ! Si nous savons cela, ce n’est certainement pas du fait de Wiedemann, qui, comme nous l’avons vu, n’a pas laisse échapper jusqu’ici un traître mot de ce processus. Et en outre, si nous savons quelque chose de ce processus, c’est qu’il ne procède pas de la manière décrite par Wiedemann.

Quand, à l’aide d’hydrogène et de chlore gazeux, il se forme une molécule d’HCl, une quantité d’énergie = 22 000 unités calorifiques est libérée (Julius Thomsen). Pour arracher à nouveau le chlore à sa combinaison avec l’hydrogène, il faut donc apporter de l’extérieur pour chaque molécule la même quantité d’énergie. D’où la pile tire-t-elle cette énergie ? L’exposé de Wiedemann ne nous le dit pas. Tâchons donc de nous tirer d’affaire nous-même.

Lorsque le chlore se combine avec du zinc pour former du chlorure de zinc, il se dégage une quantité d’énergie considérablement plus grande qu’il n’est nécessaire pour séparer le chlore de l’hydrogène. (ZnCl2) dégagent 97 210 unités de quantité de chaleur, 2 (HCl) 44 000 unités (J. Thomsen). Et cela rend explicable ce qui se passe dans la pile. Donc l’hydrogène ne se dégage pas tout simplement sur le cuivre, comme Wiedemann le raconte, et le chlore sur le zinc « tandis que », ultérieurement et par hasard, le zinc et le chlore se combinent. Au contraire : la combinaison du zinc et du chlore est la condition fondamentale la plus essentielle de tout le processus, et tant qu’elle ne s’opère pas, c’est en vain qu’on attendra le dégagement d’hydrogène sur le cuivre.

L’excédent de l’énergie, libérée lors de la formation d’une molécule de ZnCl2 sur celle qui est utilisée pour dégager deux atomes H de deux molécules HCl se convertit donc dans la pile en mouvement électrique et fournit la totalité de la « force électromotrice » qui apparaît dans le courant. Ce n’est donc pas une mystérieuse « force de séparation électrique » qui, sans source d’énergie démontrée jusqu’ici, détache l’un de l’autre l’hydrogène et le chlore, c’est l’ensemble du processus chimique qui s’opère dans la pile 19 qui fournit à toutes les « forces de séparation électrique » et « forces électromotrices » du circuit l’énergie nécessaire à leur existence.

Constatons donc pour le moment que la deuxième explication que Wiedemann donne du courant nous fait tout aussi peu avancer que la première, et allons plus loin dans notre texte. [Tome I, pp. 49-51.]

Ce processus montre que le rôle du corps binaire entre les métaux ne se limite pas seulement à une simple attraction prédominante de toute sa masse à l’égard de telle ou telle électricité, comme c’est le cas pour les métaux, mais qu’il s’y ajoute une action particulière de ses éléments composants. Comme l’élément Cl se dégage là où le courant d’électricité positive pénètre dans le liquide, l’élément H là où entre l’électricité négative, nous admettons *que, dans la combinaison HCl, chaque équivalent Cl est chargé d’une quantité déterminée d’électricité négative qui détermine son attraction par l’électricité positive. Il est l’élément électronégatif de la combinaison. De même l’équivalent H doit être chargé d’électricité positive et constituer l’élément électropositif de la combinaison. Ces charges pourraient *se constituer lors de la combinaison H et Cl tout à fait comme lors du contact du zinc et du cuivre. Comme la combinaison HCl n’a pas par elle-même de charge électrique, nous devons admettre *sous ce rapport que dans celle-ci les atomes de l’élément positif et ceux de l’élément négatif contiennent des quantités égales d’électricité positive et négative.
Si nous plongeons maintenant dans une solution d’acide chlorhydrique une plaque de zinc et une plaque de cuivre, nous pouvons supposer * que le zinc exercera une attraction plus forte sur l’élément électriquement négatif (Cl) que sur l’élément électriquement positif (H) de cette solution. En conséquence les molécules d’acide chlorhydrique qui sont au contact du zinc se disposeraient * de façon à tourner leurs éléments électriquement négatifs vers le zinc, les éléments électriquement positifs vers le cuivre. Étant donné que les éléments ainsi rangés agissent par leur attraction électrique sur les éléments des molécules suivantes d’HCl, toute la série des molécules entre la plaque de zinc et la plaque de cuivre s’ordonne comme dans la fig. 10 :
Si le second métal agissait sur l’hydrogène positif comme le zinc agit sur le chlore négatif, cela favoriserait la disposition indiquée. S’il agissait en sens opposé, mais avec une action plus faible, la direction de cette disposition resterait tout au moins inchangée.
Grâce à l’action inductrice de l’électricité négative de l’élément électriquement négatif Cl en contact avec le zinc, l’électricité serait * répartie de telle façon sur le zinc que les parties de celui-ci qui sont à proximité immédiate du chlore de l’atome 20 d’acide le plus proche se chargeraient positivement, les parties plus éloignées négativement. De même sur le cuivre, l’électricité négative serait accumulée à proximité immédiate de l’élément électriquement positif (H) de l’atome d’acide chlorhydrique proche, l’électricité positive serait repoussée vers les parties plus éloignées.
Ensuite *l’électricité positive dans le zinc se combinerait *avec l’électricité négative de l’atome Cl le plus proche et ce dernier lui-même se combinerait *avec le zinc [pour former ZnCl2 qui n’est pas chargé d’électricité] 21. L’atome positif H qui était précédemment combiné avec cet atome Cl s’unirait *avec l’atome Cl tourné vers lui du second atome HCl, tandis que les électricités contenues dans ces atomes se combineraient ; de même l’H du second atome HCl se combinerait *avec Cl du troisième atome et ainsi de suite, jusqu’à ce qu’enfin soit libéré sur le cuivre un atome H, dont l’électricité positive s’unirait avec l’électricité négative répartie sur le cuivre, de sorte qu’il disparaîtrait dans l’état neutre, non chargé d’électricité. [Ce processus] se répéterait jusqu’à ce que la répulsion des électricités accumulées dans les plaques sur celles des éléments d’acide chlorhydrique tournés vers elles équilibre exactement l’attraction de ces derniers par les métaux. Mais si l’on réunit les plaques de métal par un conducteur, les électricités libres des plaques de métal s’unissent entre elles et les processus précédemment mentionnés peuvent se reproduire. De cette façon * naîtrait un courant continu d’électricité. Il est évident que cela entraîne une perte continue de force vive, du fait que les éléments de la combinaison binaire qui vont vers les métaux se meuvent avec une certaine vitesse en direction des métaux et ensuite entrent en état de repos, soit qu’ils constituent une combinaison (ZnCl2), soit qu’ils échappent librement (H). (Remarque [de Wiedemann] : étant donné que le gain de force vive résultant de la séparation des éléments Cl et H est compensé à son tour par la force vive perdue du fait de leur réunion avec les éléments des atomes les plus proches, on peut négliger l’influence de ce processus.) Cette perte de force vive est équivalente à la quantité de chaleur qui est libérée lors du processus chimique qui se produit visiblement, c’est-à-dire, pour l’essentiel lors de la décomposition d’un équivalent de zinc dans la solution acide. Le travail employé à la répartition des électricités doit être équivalent à cette valeur. Si, par conséquent, les électricités se réunissent en un courant, il doit, pendant la décomposition d’un équivalent de zinc et le dégagement d’un équivalent H hors du liquide, apparaître dans le circuit fermé un travail, soit sous forme de chaleur, soit sous forme d’un travail fourni à l’extérieur qui est également équivalent à la quantité de chaleur dégagée correspondant à ce processus chimique.

« Nous admettons nous pourrions nous devons admettre nous pourrions supposer serait réparti se chargeraient », etc. Ce ne sont que conjectures et verbes au conditionnel, où l’on peut seulement pécher avec certitude trois présents de l’indicatif : premièrement la combinaison du zinc avec le chlore est maintenant reconnue comme condition du dégagement d’hydrogène ; deuxièmement, comme nous l’apprenons tout à fait à fa fin, et pour ainsi dire accessoirement, l’énergie libérée au cours de ce processus est la source, et qui plus est la source exclusive, de toute l’énergie exigée pour la formation du courant, et troisièmement, cette explication de la formation du courant contredit tout aussi directement les deux explications données précédemment, que celles-ci se contredisent elles-mêmes réciproquement.

Il est dit plus loin :

En conséquence, la formation du courant continu peut être uniquement et seulement *l’effet de la force de séparation électrique qui provient de l’attraction inégale et de la polarisation des atomes de la combinaison binaire dans le liquide excitateur de la pile par les électrodes métalliques ; la force de séparation électrique doit, par contre, être inactive *au point de contact des métaux où ne peuvent plus se présenter de changements mécaniques. La proportionnalité complète, mentionnée ci-dessus, de la totalité de la force de séparation électrique (et de la force électromotrice) dans le circuit fermé avec l’équivalent calorique des processus chimiques que nous avons mentionné démontre que la force de séparation électrique de contact, quand elle agit disons en sens opposé *à l’excitation électromotrice des métaux par le liquide (comme lorsqu’on plonge du zinc et du plomb dans une solution de cyanure de potassium) n’est pas compensée par une partie déterminée de la force de séparation au point de contact des métaux avec le liquide. Il faut donc qu’elle soit neutralisée d’une autre manière. Cela se passerait de la façon la plus simple si l’on admet qu’au contact du liquide excitateur avec les métaux la force électromotrice est engendrée de deux manières : d’abord par une attraction des masses *du liquide en tant que tout sur telle ou telle électricité ; ensuite par l’attraction inégale des métaux sur les parties composantes *du liquide chargées d’électricités contraires… Par suite de la première attraction inégale (des masses) sur les électricités, les liquides se comporteraient tout à fait selon la loi de la série voltaïque des métaux dans un circuit fermé… Il se ferait une neutralisation complète, jusqu’au zéro, des forces de séparation électrique (et des forces électromotrices) ; la deuxième action (chimique *) fournirait seule *par contre la force de séparation électrique nécessaire à la formation du courant et la force électromotrice correspondante. (I, pp. 52-53.)

De la sorte, le dernier reste de la théorie du contact serait sans encombre écarté des explications de la formation du courant et, du même coup aussi, le dernier reste de la première explication donnée par Wiedemann, p. 45, On accorde enfin sans réserve que la pile galvanique est un simple appareil servant à convertir de l’énergie chimique libérée en mouvement électrique, en prétendue force de séparation électrique et en force électromotrice, exactement comme la machine à vapeur est un appareil servant à convertir de l’énergie calorifique en mouvement mécanique. Dans un cas comme dans l’autre, l’appareil fournit les conditions de la libération de l’énergie et de sa transformation ultérieure, mais il ne fournit par lui-même aucune énergie. Cela une fois établi, il nous reste encore à étudier d’un peu plus près l’explication du courant par Wiedemann dans sa troisième version : comment sont représentées les conversions d’énergie dans le circuit fermé ?

Il serait évident, dit-il, que dans la pile il se produit une perte constante de force vive, du fait que les éléments de la combinaison binaire se dirigeant vers les métaux se meuvent en direction de ceux-ci avec une certaine vitesse et parviennent à l’état de repos, soit en formant une combinaison (ZnCl2), soit en se dégageant librement (H). Cette perte est équivalente à la quantité de chaleur qui est libérée lors du processus chimique qui se produit visiblement dans la solution acide, c’est-à-dire, essentiellement lors de la décomposition d’un équivalent de zinc.

Premièrement, si le processus se déroule d’une manière pure, il n’y a pas la moindre chaleur libérée dans la pile lors de la décomposition du zinc ; l’énergie libérée se transforme précisément en électricité et ce n’est qu’à partir de cette dernière, du fait de la résistance de tout le circuit fermé, qu’elle est convertie par la suite en chaleur.

Deuxièmement, la force vive est le demi-produit de la masse par le carré de la vitesse. La thèse ci-dessus se formulerait donc : l’énergie libérée lors de la décomposition d’un équivalent de zinc dans la solution acide égale à tant de calories est en même temps égale au demi-produit de la masse des ions par le carré de la vitesse avec laquelle ils se dirigent vers les métaux. Ainsi formulée, cette thèse est évidemment fausse : la force vive qui apparaît dans le mouvement des ions est bien loin d’être égale à l’énergie libérée par le processus chimique 22. Mais si elle l’était, il n’y aurait pas de courant possible, car dans le reste du circuit, il ne resterait pas d’énergie pour le courant. C’est pourquoi Wiedemann glisse encore cette remarque, que les ions parviennent à l’état de repos « soit en formant une combinaison, soit en se dégageant librement ». Mais si la perte de force vive doit inclure aussi les conversions d’énergie qui s’opèrent lors de ces deux processus, alors nous sommes définitivement embourbés. Car ce sont ces deux processus pris ensemble auxquels nous devons toute l’énergie libérée, de sorte qu’il ne peut absolument pas être question ici d’une perte de force vive, mais tout au plus d’un gain.

Par conséquent, il est évident qu’en écrivant cette phrase même, Wiedemann ne s’est rien représenté de précis ; la « perte de force vive » n’est bien plutôt que le deus ex machina qui lui rend possible le bond fatidique de la vieille théorie du contact à l’explication chimique de la production du courant. En fait, la perte de force vive a maintenant rempli son rôle et l’on s’en débarrasse ; désormais, c’est le processus chimique dans la pile qui passe indiscutablement pour la seule source d’énergie dans la formation du courant et le seul souci qui reste encore à notre auteur, est de savoir comment il écartera également encore du courant d’une façon décente le dernier reste de l’excitation électrique due au contact de corps chimiquement indifférents, c’est-à-dire la force de séparation qui agit au point de contact des deux métaux.

Quand on lit de quelle façon, rapportée ci-dessus, Wiedemann explique la formation du courant, on croit avoir sous les yeux un échantillon de cette apologétique que les théologiens, croyants ou à demi-croyants opposaient, il y a près de quarante ans, à la critique philologique et historique de la Bible par Strauss, Wilke, Bruno Bauer et consorts. La méthode est tout à fait la même, et il faut qu’elle le soit. Car, dans l’un et l’autre cas, il s’agit de sauver la vieille tradition devant la science qui pense. L’empirisme exclusif, qui se permet tout au plus de penser sous la forme du calcul mathématique, s’imagine qu’il opère seulement avec des faits indéniables. Mais, en réalité, il opère principalement avec des idées traditionnelles, avec les produits en grande partie dépassés de la pensée de ses devanciers, comme l’électricité positive et négative, la force de séparation électrique, la théorie du contact. Ces idées traditionnelles lui servent de base pour des calculs mathématiques à l’infini, au cours desquels la rigueur de la formulation mathématique lui fait agréablement oublier la nature hypothétique des prémisses. Et cette sorte d’empirisme est aussi sceptique à l’égard des résultats de la pensée contemporaine qu’il est crédule à l’égard de ceux de la pensée de ses devanciers. Même les faits constatés expérimentalement sont progressivement devenus pour lui inséparables de leurs interprétations traditionnelles ; le phénomène électrique le plus simple est falsifié quand on le représente, par exemple, en y introduisant en contrebande les deux électricités ; cet empirisme n’est plus capable de décrire honnêtement les faits, car l’interprétation traditionnelle se glisse dans la description. En un mot, nous avons ici dans le domaine de la théorie de l’électricité une tradition aussi développée que dans celui de la théologie. Et comme dans l’un et l’autre domaine les résultats de la recherche moderne, la constatation de faits jusqu’ici inconnus ou contestés et les conclusions théoriques qui en découlent nécessairement réfutent impitoyablement la vieille tradition, ses défenseurs tombent dans le pire embarras. Ils sont obligés d’avoir recours à toutes sortes de subterfuges, de faux-fuyants insoutenables, de maquillage de contradictions inconciliables, et, de ce fait, ils tombent eux-mêmes dans un dédale de contradictions sans issue. C’est cette foi dans toute la vieille théorie de l’électricité qui embarrasse ici Wiedemann dans la plus inextricable contradiction avec lui-même, simplement parce qu’il tente désespérément de concilier en rationaliste la vieille explication du courant par « force de contact » avec l’explication moderne par libération d’énergie chimique.

On objectera peut-être que la critique donnée plus haut de la façon dont Wiedemann explique la formation du courant repose sur une querelle de mots ; sans doute Wiedemann s’exprimerait au début avec un peu de négligence et d’imprécision, mais, en fin de compte, il donnerait tout de même l’exposé exact, concordant avec le principe de la conservation de l’énergie, et ainsi il se rachèterait. En réponse à. cela donnons un autre exemple, sa description de ce qui se passe dans la pile : zinc, acide sulfurique dilué, cuivre.

Si l’on réunit les deux plaques par un fil, il naît un courant galvanique… Du fait du processus électrolytique *, il se dégage à partir de l’eau * de la solution d’acide sulfurique un équivalent d’hydrogène qui s’échappe en bulles sur le cuivre. Il se forme sur le zinc un équivalent d’oxygène qui oxyde le zinc pour en faire de l’oxyde de zinc, lequel se dissout dans l’acide environnant pour donner de l’oxyde de zinc sulfaté. (I, p. 593.)

Pour séparer de l’eau l’hydrogène et l’oxygène, il faut pour chaque molécule d’eau une énergie de 68 924 unités de quantité de chaleur. Or d’où vient l’énergie dans la pile considérée ? « Du processus électrolytique. » Et où le processus électrolytique la prend-il ? Pas de réponse.

Or Wiedemann nous raconte plus loin, non pas une fois, mais au moins deux fois (I, pp. 472 et 614) que, d’une manière générale, « selon des expériences récentes, [dans l’électrolyse] ce n’est pas l’eau elle même qui est décomposée », mais dans le cas qui nous intéresse, l’acide sulfurique SO4H2, qui se divise d’une part en H2, d’autre part en SO3 + O, tandis que dans certaines circonstances H2 et O peuvent s’échapper sous forme de gaz. Mais voilà qui change toute la nature du processus. H2 de SO4H2 est directement remplacé par le zinc bivalent et forme du sulfate de zinc ZnSO4. Il reste d’une part H3, de l’autre SO3 + O. Les deux gaz s’échappent dans la proportion où ils forment de l’eau 23, SO3 se combine avec l’eau de la solution H2O pour former à nouveau SO4H2, c’est-à-dire de l’acide sulfurique. Or, lors de la formation de ZnSO4, il se développe une quantité d’énergie qui ne suffit pas seulement pour éliminer et libérer l’hydrogène de l’acide sulfurique, mais laisse encore un excédent considérable qui, dans le cas qui nous intéresse, est utilisé pour former le courant. Le zinc n’attend donc pas que le processus électrolytique mette à sa disposition l’oxygène libre pour s’oxyder d’abord et se dissoudre ensuite dans l’acide. Au contraire, il entre directement dans le processus qui ne peut, somme toute, se réaliser que grâce à cette intervention du zinc 24.

Nous voyons ici comment des notions chimiques désuètes viennent au secours des notions périmées de contact. D’après la conception moderne, un sel est un acide dans lequel l’hydrogène est remplacé par un métal. Le phénomène à étudier ici confirme cette conception : l’élimination directe de l’hydrogène de l’acide par le zinc explique parfaitement la transformation d’énergie qui se produit ici. La conception ancienne, que suit Wiedemann, tient un sel pour la combinaison d’un oxyde métallique avec un acide et parle en conséquence d’oxyde de zinc sulfaté au lieu de sulfate de zinc. Mais pour pouvoir passer, dans notre pile, du zinc et de l’acide sulfurique à l’oxyde de zinc sulfaté, il faut d’abord que le zinc soit oxydé. Pour oxyder assez rapidement le zinc, il faut que nous ayons de l’oxygène libre. Pour avoir de l’oxygène libre, il nous faut admettre — étant donné que sur le cuivre apparaît de l’hydrogène — que l’eau est décomposée. Pour décomposer de l’eau, nous avons besoin d’une puissante énergie. Comment l’obtenir ? Simplement « par le processus électrolytique », qui, à son tour, ne peut entrer en jeu tant que le produit chimique qui en résulte finalement, « l’oxyde de zinc sulfaté », n’a pas commencé à se former. Le fils engendre sa mère.

Donc, ici aussi, chez Wiedemann, tout le processus est totalement renversé et mis sur la tête ; et ceci parce que Wiedemann met dans le même sac sans autre forme de procès l’électrolyse active et passive, deux processus directement opposés, et les considère tout bonnement comme l’électrolyse.

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Jusqu’ici nous avons seulement étudié ce qui se passe dans la pile, c’est-à-dire le processus au cours duquel un excédent d’énergie est libéré par l’action chimique et converti en électricité par le dispositif de la pile. Or on sait que ce processus peut aussi être renversé : l’électricité du courant continu dégagée dans la pile à partir de l’énergie chimique peut à son tour être retransformée en énergie chimique dans une cuve électrolytique intercalée dans le circuit. Les deux processus sont évidemment opposés l’un à l’autre ; si nous considérons le premier comme chimico-électrique, le second est électrochimique. Tous deux peuvent se dérouler dans le même circuit fermé, sur les mêmes corps. Ainsi, une pile composée d’éléments gazeux dont le courant est produit par la combinaison en eau d’hydrogène et d’oxygène, peut fournir dans une cuve électrolytique mise en circuit les gaz hydrogène et oxygène dans les proportions où ils forment de l’eau. La manière courante de considérer les choses rassemble ces deux processus opposés sous une seule expression : électrolyse, et ne fait même pas la distinction entre une électrolyse active et une électrolyse passive, entre un liquide excitateur et un électrolyte passif. C’est ainsi que Wiedemann traite de l’électrolyse en général pendant 143 pages et ajoute ensuite, à la fin, quelques remarques sur « l’électrolyse dans la pile », remarques dont, de surcroît, les processus se déroulant dans les piles réelles n’occupent que la plus faible partie des 17 pages de cette section. Même dans « la théorie de l’électrolyse » qui vient ensuite, cette opposition entre pile et cuve électrolytique n’est même pas mentionnée, et quiconque chercherait dans le chapitre suivant : « L’influence de l’électrolyse sur la résistance des conducteurs et la force électromotrice dans le circuit fermé », la moindre prise en considération des conversions d’énergie qui se produisent dans le circuit, celui-là serait amèrement déçu.

Considérons maintenant le « processus électrolytique » irrésistible qui, sans apport visible d’énergie, peut séparer H2 de O, et qui, dans les sections du livre qui nous intéressent maintenant, jouent le même rôle que précédemment la mystérieuse « force de séparation électrique ».

À côté du processus primaire, purement électrolytique * de séparation des ions, il se présente encore une foule de processus secondaires * tout à fait indépendants du premier, purement chimiques *, du fait de l’action des ions dégagés par le courant. Cette action peut s’exercer sur la substance des électrodes et sur le corps décomposé, et, dans les solutions, sur le solvant. (I, p. 48.)

Revenons à notre pile de tout à l’heure : zinc et cuivre dans une solution d’acide sulfurique. Ici, d’après les propres termes de Wiedemann, les ions dégagés sont H2 et O provenant de l’eau. En conséquence, l’oxydation du zinc et la formation de SO4Zn est pour lui un processus secondaire, indépendant du processus électrolytique, purement chimique, bien que ce soit seulement grâce à lui que le premier processus devienne possible. Or, considérons dans le détail la confusion qui résulte nécessairement de cette perversion du cours réel des choses.

Tenons-nous-en, pour commencer, aux processus dits secondaires dans la cuve électrolytique dont Wiedemann nous donne quelques exemples 25 (pp. 481-482).

I. Électrolyse de SO4Na2 dilué dans l’eau.

Celui-ci se décompose en 1 équivalent SO3 + O… et 1 équivalent Na… mais ce dernier réagit sur l’eau de la solution et en dégage un équivalent H, tandis qu’il se forme un équivalent de soude [NaOH] qui se dissout dans l’eau environnante.

L’équation s’écrit de la façon suivante

SO4Na2 + 2 H2O = O + SO3 + 2 NaOH + 2 H

Dans cet exemple, on pourrait en effet considérer la décomposition

SO4Na2 = Na2 + SO2 + O

comme un processus primaire, électrochimique, et la transformation ultérieure

Na2 + 2 H2O = 2 NaOH + 2 H

comme un processus secondaire purement chimique. Mais ce processus secondaire se produit directement sur l’électrode même où apparaît l’hydrogène ; en conséquence la quantité d’énergie très importante dégagée à cette occasion (111 810 unités caloriques pour Na, O, H, aq. d’après Julius Thomsen) est convertie, en majeure partie du moins, en électricité, et seule une partie est transformée directement en chaleur dans la cuve. Cependant la même chose peut aussi arriver avec l’énergie chimique libérée directement ou de façon primaire dans la pile. Mais la quantité d’énergie devenue ainsi disponible et convertie en électricité, se soustrait de celle que le courant doit fournir pour la décomposition continue de SO4Na2. Si la transformation du sodium en oxyde hydraté apparaissait au premier moment de tout le processus comme un processus secondaire, dès le second moment, elle devient un facteur essentiel de l’ensemble du processus et cesse de ce fait d’être secondaire.

Or il se produit encore un troisième processus dans cette cuve électrolytique : dans le cas où il ne constitue pas une combinaison avec le métal de l’électrode positive, ce qui dégagerait à nouveau de l’énergie, SO3 se combine avec H2O pour former SO4H2, de l’acide sulfurique. Mais cette transformation ne se passe pas nécessairement sur l’électrode même, et, en conséquence, la quantité d’énergie libérée à cette occasion (21 320 unités caloriques d’après J. Thomsen) se convertit entièrement ou en majeure partie en chaleur dans la cuve elle-même et donne en plus une très petite partie de l’électricité au courant. Le seul processus réellement secondaire qui se déroule dans cette cuve, n’est donc pas même mentionné par Wiedemann.

II. Si l’on soumet à l’électrolyse une solution de sulfate de cuivre [SO4Cu + 5H2O] entre une électrode positive de cuivre et une électrode négative de platine, alors — tandis qu’il se décompose en même temps une solution d’acide sulfurique dans le même circuit — il se dégage sur l’électrode négative de platine un équivalent de cuivre pour un équivalent d’eau décomposée ; sur l’électrode positive devrait apparaître un équivalent SO4 ; mais ce dernier se combine avec le cuivre de l’électrode pour former un équivalent SO4Cu, qui se dissout dans l’eau de la solution de l’électrolyse. [I, pp. 481]

Voici comment, dans le langage chimique moderne, il nous faut nous représenter le processus : sur le platine, précipitation de Cu ; le SO4 libéré, qui ne peut subsister isolément se décompose en SO2 + O, ce dernier s’échappant librement ; SO3 emprunte à l’eau de la solution H2O et forme SO4H2, qui se combine à nouveau, avec dégagement de H2, au cuivre de l’électrode pour former SO4Cu. Nous avons ici à vrai dire trois processus : 1. séparation de Cu et de SO4 ; 2. SO3 + O + H2O = SO4H2 + O ; 3. SO4H2 + Cu = H2 + SO4Cu 26. On pourrait très bien considérer le premier processus comme primaire, les deux autres comme secondaires. Mais si nous posons la question des conversions d’énergie qui se produisent ici, nous voyons que le premier processus est entièrement compensé par une partie du troisième : la séparation du cuivre de SO4 est compensée par leur réunion à l’autre électrode. Si nous faisons abstraction de l’énergie qui est nécessaire pour faire passer le cuivre d’une électrode à l’autre, ainsi de la perte d’énergie inévitable (indéterminable de façon exacte) dans la pile du fait de la conversion en chaleur, nous avons précisément ici le cas où le processus prétendu primaire ne retire aucune énergie au courant. Le courant fournit de l’énergie exclusivement pour permettre la séparation (indirecte qui plus est) de H2 et de O, qui s’avère être le résultat chimique réel de tout le processus… c’est-à-dire pour réaliser un processus secondaire ou même tertiaire.

Dans les deux processus ci-dessus, comme aussi dans d’autres cas, la distinction entre processus primaires et secondaires est, sans contredit, relativement justifiée. Les deux fois, il apparaît que, entre autre, de l’eau aussi est décomposée, et que les éléments de l’eau se dégagent aux électrodes opposées. Comme, d’après les expériences les plus récentes, l’eau absolument pure est aussi proche que possible de l’idéal du non-conducteur, donc également du non-électrolyte, il est important de montrer que, dans ces cas et dans des cas semblables, ce n’est pas l’eau qui est directement décomposée électrochimiquement, mais que les éléments de l’eau sont dégagés de l’acide, à la formation duquel l’eau de la solution doit toutefois contribuer ici.

III. Si l’on soumet simultanément à l’électrolyse dans deux tubes en U… de l’acide chlorhydrique [HCl + 8 H2O]… et que l’on utilise dans un tube une électrode positive de zinc et dans l’autre une électrode positive de cuivre, il se dissout dans le premier tube une quantité de zinc 32,53, dans le second une quantité de cuivre 2 × 31.7, [I, p. 482]

Laissons pour le moment le cuivre de côté et tenons-nous-en au zinc. Pour Wiedemann, c’est la décomposition d’HCl qui est ici le processus primaire, la dissolution de Zn le processus secondaire.

Ainsi, d’après cette manière de voir, le courant apporte de l’extérieur à la cuve électrolytique l’énergie nécessaire à la séparation d’H et de Cl, et, une fois cette séparation opérée, Cl s’unit avec Zn, ce qui libère une quantité d’énergie qui se soustrait de la quantité nécessaire à la séparation d’H et de Cl ; le courant n’a donc qu’à apporter la différence. Jusqu’ici tout va bien ; mais si nous regardons d’un peu plus près les deux quantités d’énergie, nous trouvons que l’énergie libérée lors de la formation de ZnCl2 est plus grande que l’énergie consommée pour dissocier 2 HCl ; c’est-à-dire que non seulement le courant n’a pas besoin d’apporter de l’énergie, mais qu’au contraire il en reçoit. Nous n’avons plus à faire à un électrolyte passif, mais à un liquide excitateur, non plus à une cuve électrolytique, mais à une pile qui renforce d’un nouvel élément le générateur de courant ; le processus que nous devons considérer comme secondaire devient absolument primaire, il devient la source d’énergie de l’ensemble du processus et le rend indépendant de l’apport de courant du générateur.

Nous voyons nettement ici quelle est la source de toute la confusion qui règne dans l’exposé théorique de Wiedemann. Wiedemann part de l’électrolyse, sans s’occuper de savoir si elle est active ou passive, s’il a affaire à une pile ou à une cuve électrolytique : « Un médicastre est un médicastre », comme disait le vieux commandant au docteur en philosophie engagé volontaire 27. Et comme l’électrolyse est bien plus facile à étudier dans la cuve électrolytique, que dans la pile, il part effectivement de la cuve électrolytique, fait des processus qui s’y accomplissent, de leur division partiellement justifiée en primaires et en secondaires, le critère des processus exactement inversés qui s’accomplissent dans la pile, ne remarque même pas, comment, à son insu, la cuve électrolytique se change en pile. C’est pourquoi il peut poser le principe : « L’affinité chimique des corps dissociés pour les électrodes est sans influence sur le processus proprement électrolytique » (I, p. 471), principe qui, sous cette forme absolue, est totalement faux comme nous 1’avons vu. D’où ensuite sa triple théorie de la formation du courant : d’abord la vieille théorie traditionnelle, au moyen du pur contact ; deuxièmement la théorie basée sur la force de séparation électrique, déjà conçue plus abstraitement, et qui, d’une manière inexplicable, se procure ou procure au « processus électrolytique » l’énergie nécessaire pour dissocier dans la pile H et Cl et former en outre un courant ; enfin la théorie moderne, chimico-électrique qui montre que la source de toute l’énergie est la somme algébrique de toutes les actions chimiques dans la pile. De même qu’il ne remarque pas que la seconde explication annule la première, de même il n’a pas la moindre idée que la troisième, pour sa part, jette la seconde par dessus bord. Au contraire, le principe de la conservation de l’énergie est ajouté, de façon tout extérieure, à la vieille théorie transmise par la routine, comme on raccroche un nouveau théorème de géométrie aux précédents. Il ne soupçonne pas que ce principe oblige à une révision de toute la manière de voir traditionnelle, dans ce domaine de la science de la nature comme dans tous les autres. C’est pourquoi Wiedemann se borne à le constater simplement à l’occasion de l’explication du courant ; puis il met tranquillement de côté pour ne le ressortir qu’à la fin du livre, dans le chapitre sur les effets du courant. Même dans la théorie de l’excitation électrique par contact (1, 781 sqq.), le principe de la conservation de l’énergie ne joue absolument aucun rôle, eu égard à l’essentiel, et, l’on n’y recourt qu’à l’occasion, pour éclairer les points accessoires ; il est et il reste un « processus secondaire ».

Revenons à l’exemple III ci-dessus. Dans cet exemple, le même courant provoquait l’électrolyse d’acide chlorhydrique dans deux tubes en U, mais dans l’un on utilisait du zinc, dans l’autre du cuivre comme électrode positive. Selon la loi fondamentale de l’électrolyse de Faraday, le même courant galvanique décompose dans chaque cuve des quantités équivalentes de l’électrolyte et les quantités des corps dégagés sur les deux électrodes sont l’une à 1’autre comme leurs équivalents (I, p. 470). Or il s’est trouvé que, dans le cas qui nous intéresse, il s’est dissous dans le premier tube la quantité de zinc 32,53, et dans l’autre la quantité de cuivre 2 × 31,7.

Cependant continue Wiedemann ceci n’est pas une preuve de l’équivalence de ces valeurs. On ne les observe qu’avec des courants très faibles accompagnés de la formation de chlorure de zinc… d’une part de chlorure de cuivre d’autre part. Avec des courants plus intenses, pour la même quantité de zinc dissoute, la quantité de cuivre dissous tomberait à 31,7… avec formation de quantités croissantes de chlore.

On sait que le zinc ne forme qu’une combinaison avec le chlore, du chlorure de zinc, ZnCl2 ; le cuivre par contre en forme deux, le chlorure cuivrique, CuCl2, et le chlorure cuivreux, Cu2Cl2. La marche du phénomène est donc la suivante : pour deux atomes de chlore, le courant faible détache de l’électrode deux atomes de cuivre, qui restent liés entre eux par une de leurs deux unités de valence, tandis que leurs deux unités de valence libres s’unissent avec deux atomes de chlore :


Cu

Cl

|



Cu

Cl


Si par contre le courant se renforce, il détache complètement l’un de l’autre les atomes de cuivre, et chacun d’eux séparément se lie avec deux atomes de chlore 28 :


Cu


Cl




Cl


Avec des courants d’intensité moyenne, les deux combinaisons se forment à côté l’une de l’autre. C’est donc purement l’intensité du courant qui détermine la formation de l’une ou de l’autre combinaison et, en conséquence, le processus est essentiellement électro-chimique, si toutefois ce mot a un sens. Malgré tout, Wiedemann déclare expressément que c’est un processus secondaire, donc non pas électrochimique, mais purement chimique.

L’expérience ci-dessus est de Renault (1867) et fait partie de toute une série d’expériences semblables, dans lesquelles le même courant passé dans un tube en U à travers une solution de sel de cuisine (électrode positive de zinc) et dans une autre cuve à travers différents électrolytes, avec divers métaux comme électrode positive. Dans ce cas, les quantités des autres métaux dissous pour un équivalent de zinc diffèrent beaucoup les unes des autres, et Wiedemann donne les résultats de toute la série d’expériences, résultats qui toutefois sont en fait évidents chimiquement et ne peuvent pas être autrement. Ainsi par exemple, il n’y avait pour un équivalent de zinc que d’équivalent d’or dissous dans l’acide chlorhydrique Cela ne peut paraître surprenant que dans le cas où, comme Wiedemann, on s’en tient aux anciens poids d’équivalence et où l’on écrit pour le chlorure de zinc ZnCl, formule dans laquelle le chlore et le zinc n’apparaissent dans le chlorure qu’avec une unité de valence. En réalité, le chlorure contient, pour un atome de zinc, deux atomes de chlore (ZnCl2) et dès que nous connaissons cette formule, nous voyons aussitôt que, dans la détermination des équivalences ci-dessus, c’est l’atome de Cl qui doit être pris comme unité, et non l’atome de Zn. Or la formule du chlorure d’or est AuCl3 ; il est évident en ce cas que 3 ZnCl2 contiennent autant de chlore que 2 AuCl3, et en conséquence tous les processus dans la pile ou dans la cuve (qu’ils soient primaires, secondaires ou tertiaires) seront contraints de ne pas transformer plus ni moins de de parties de poids 29 d’or en chlorure d’or pour une partie de poids de zinc transformée en chlorure de zinc. Cette règle a une valeur absolue, à moins que l’on puisse produire aussi la combinaison AuCl par voie galvanique, auquel cas il faudrait que pour un équivalent de zinc soient dissous deux équivalents d’or, et évidemment il se produirait alors les mêmes variations selon l’intensité du courant que ci-dessus dans le cas du cuivre et du chlore. La valeur des expériences de Renault consiste en ce qu’elles montrent comment la loi de Faraday est confirmée par des faits qui semblent la contredire. Mais on ne voit pas ce qu’elles peuvent apporter pour éclairer les processus secondaires dans l’électrolyse.

Le troisième exemple de Wiedemann nous ramenait déjà de la cuve électrolytique à la pile. Et, effectivement, c’est la pile qui présente de beaucoup le plus d’intérêt, dès que l’on étudie les processus électrolytiques du point de vue des conversions d’énergie qui les accompagnent. Ainsi, il n’est pas rare que nous rencontrions des piles dans lesquelles les processus chimico-électriques semblent être en contradiction directe avec la loi de la conservation de l’énergie et aller à l’encontre des lois de l’affinité chimique.

D’après les mesures de Poggendorff, la pile : zinc, solution concentrée de sel marin, platine donne un courant d’intensité 134,6 30. Par conséquent, nous avons ici une quantité d’électricité tout à fait respectable, un tiers de plus que dans la pile de Daniell. D’où vient l’énergie qui apparaît ici sous forme d’électricité ? Le processus « primaire » est le déplacement du sodium hors de sa combinaison avec le chlore par le zinc. Mais dans la chimie courante, ce n’est pas le zinc qui déplace le sodium, mais inversement le sodium qui chasse le zinc des combinaisons avec le chlore et autres. Le processus « primaire », loin de pouvoir céder au courant la quantité d’énergie ci-dessus, a, au contraire, lui-même besoin d’un apport d’énergie de l’extérieur pour s’accomplir. Avec ce seul processus « primaire » nous voilà donc à nouveau embourbés. Regardons par conséquent comment les choses se passent en réalité. Nous trouvons que la conversion qui a lieu ici ne s’exprime pas par :

Zn + 2 NaCl = ZnCl2 + 2 Na

mais par :

Zn + 2 NaCl + 2 H2O = ZnCl2 + 2 NaOH + H2

En d’autres termes le sodium n’est pas dégagé librement sur l’électrode négative, mais donne un hydroxyde, comme plus haut dans l’exemple I. [pp. 144-145]

Pour calculer les conversions d’énergie qui ont lieu à cette occasion, les formules de Julius Thomsen nous donnent tout au moins des points d’appui. D’après ces formules, nous avons la quantité suivante d’énergie libérée lors des combinaisons

(Zn, Cl2) = 97 210
(Zn, Cl2, aqua) = 15 630 ;

soit en tout pour la solution de chlorure de zinc = 112 840 unités de quantité de chaleur, 2 (Na, O, H, aqua) = 223 620 unités de quantité de chaleur, ce qui, avec les précédent, donne = 336 460 unités de quantité de chaleur.

D’où il nous faut déduire la quantité d’énergie consommée dans les dissociations:


2 (Na, Cl, aq.) = 193 020 unités de quantité de chaleur

2 (H2, O) = 136 720 unités de quantité de chaleur

soit au total… 329 740 unités de quantité de chaleur


L’excédent d’énergie libérée est donc = 6 720 unités de quantité de chaleur.

Cette quantité est manifestement faible pour l’intensité du courant obtenue par Poggendorff ; mais elle suffit pour expliquer d’une part que le sodium se sépare du chlore, d’autre part la formation du courant en général.

Nous avons ici un exemple frappant du fait que la distinction entre processus primaires et processus secondaires est absolument relative et nous conduit à l’absurde dès que nous la prenons pour absolue. Le processus électrolytique primaire, pris isolément, non seulement ne peut produire de courant, mais il ne peut même pas s’accomplir. C’est seulement le processus secondaire, qu’on prétend purement chimique, qui permet le primaire et qui fournit en outre tout l’excédent d’énergie nécessaire à la formation du courant. Il s’est donc effectivement révélé comme le processus primaire, et l’autre comme le processus secondaire. Lorsque Hegel tournait dialectiquement en leur contraire les différences et les oppositions fixes, qu’avaient inventées les métaphysiciens et les savants pensant en métaphysiciens, on l’accusait d’avoir dénaturé leurs paroles. Mais si la nature procède avec ces différences et ces contradictions tout comme le vieil Hegel, ne serait-il pas temps d’étudier la chose d’un peu plus près ?

On peut à juste titre considérer comme secondaires des processus qui s’accomplissent, certes, en vertu duprocessus chimico-électrique de la pile ou du processus électrochimique de la cuve électrolytique, mais indépendamment et séparément de ceux-ci, qui ont donc lieu à quelque distance des électrodes. Les conversions d’énergie qui se produisent lors de ces processus secondaires n’entrent pas non plus par conséquent dans le processus électrique ; elles ne lui retirent pas directement de l’énergie, ni ne lui en fournissent. De tels processus se présentent très fréquemment dans la cuve électrolytique ; nous en avons eu ci-dessus (no 1) un exemple avec la formation d’acide sulfurique lors de l’électrolyse du sulfate de soude. Ils ont toutefois moins d’intérêt ici. Par contre, leur intervention dans la pile a une plus grande importance pratique. Car, s’ils n’ajoutent pas ni ne retirent directement de l’énergie au processus chimico-électrique, ils modifient cependant la quantité totale d’énergie disponible présente dans la pile et l’affectent par là indirectement.

C’est ici qu’il faut ranger, outre les transformations chimiques additionnelles de type courant, les phénomènes qui apparaissent quand les ions sont dégagés sur les électrodes dans un état autre que celui dans lequel ils apparaissent librement d’ordinaire et qu’ils passent à cet état seulement après s’être éloignés des électrodes. Les ions peuvent en même temps prendre une autre densité ou un autre état d’agrégation. Mais ils peuvent aussi, au point de vue de leur structure moléculaire, subir d’importantes transformations et c’est le cas le plus intéressant. Dans tous ces cas, à ces transformations chimiques ou physiques secondaires des ions qui se produisent à une certaine distance des électrodes correspond à une variation analogue de chaleur ; la plupart du temps, il y a libération de chaleur, dans divers cas, il y a consommation. Cette variation de chaleur se limite évidemment d’abord à l’endroit où elle intervient ; le liquide de la pile ou de la cuve électrolytique se réchauffe ou se refroidit, le reste du circuit n’en est pas affecté. C’est pourquoi cette chaleur s’appelle la chaleur locale. L’énergie chimique libérée disponible pour être convertie en électricité est donc augmentée ou diminuée de l’équivalent de cette chaleur positive ou négative produite dans la pile. D’après Favre, dans une pile au peroxyde d’hydrogène et à acide chlorhydrique, les du total de l’énergie libérée étaient consommés sous forme de chaleur locale ; la pile de Grove par contre se refroidissait considérablement après la fermeture du circuit et lui apportait donc de l’énergie de l’extérieur par absorption de chaleur. Nous voyons ainsi que même ces processus secondaires réagissent sur le processus primaire. De quelque façon que nous abordions la question, la distinction entre les processus primaires et secondaires reste purement relative et disparaît régulièrement dans l’action réciproque des uns sur les autres. Si l’on oublie cela, si l’on traite ces oppositions relatives comme des oppositions absolues, on finit par s’enferrer sans recours dans les contradictions, comme nous l’avons vu plus haut.

On sait que lors du dégagement de gaz par électrolyse, les électrodes de métal se couvrent d’une mince couche de gaz ; par suite, l’intensité du courant diminue, jusqu’à ce que les électrodes soient saturées de gaz, sur quoi le courant affaibli redevient constant. Favre et Silbermann ont montré que dans une telle cuve électrolytique on voit également naître de la chaleur locale ; celle-ci ne peut provenir que du fait que les gaz ne sont pas libérés sur les électrodes dans l’état où ils se manifestent d’ordinaire, mais qu’après s’être séparés des électrodes, ils ne peuvent être ramenés à leur état habituel que par un autre processus lié à un dégagement de chaleur. Mais dans quel état les gaz sont-ils dégagés sur les électrodes ? On ne peut à ce sujet s’exprimer avec plus de prudence que ne le fait Wiedemann. Il l’appelle un « certain » état, un état « allotropique », un état « actif », et souvent enfin, dans le cas de l’oxygène, un « état d’ozonisation ». Dans le cas d’hydrogène, il parle encore avec bien plus de mystère. À l’occasion, on sent percer l’opinion que l’ozone et le peroxyde d’hydrogène sont les formes dans lesquelles se réalise cet état « actif ». Cependant, l’ozone obsède notre auteur à tel point qu’il en vient même à expliquer les propriétés extrêmement électronégatives de certains peroxydes par le fait qu’ils « contiennent peut-être une partie de l’oxygène à l’état d’ozonisation » ! (I, p. 57) 31. Certainement, lors de ce qu’on appelle la décomposition de l’eau, il se forme aussi bien de l’ozone que du peroxyde d’hydrogène, mais en petites quantités seulement. Nous n’avons aucune raison de supposer que, dans le cas présent, la chaleur locale soit conditionnée par le fait que des quantités plus ou moins importantes des deux combinaisons ci-dessus soient d’abord produites, puis décomposées. Nous ne connaissons pas la chaleur de formation de l’ozone, O3, à partir des atomes libres d’oxygène. Celle du peroxyde d’hydrogène à partir de H2O (liquide) + O est, d’après Berthelot = 21 480 ; la naissance de cette combinaison en quantités importantes déterminerait donc un fort supplément d’énergie (environ 30 % de l’énergie nécessaire à la dissociation de H2 et de O), qui devrait pourtant sauter aux yeux ou pouvoir être prouvé. Enfin l’ozone et le peroxyde d’hydrogène expliqueraient seulement les phénomènes se rapportant à l’oxygène (si nous ne tenons pas compte des inversions de courant, qui amèneraient la rencontre des deux gaz sur les mêmes électrodes), mais non ceux se rapportant à l’hydrogène. Et pourtant, celui-ci s’échappe aussi dans un état « actif », et en vérité de telle sorte que dans la combinaison : solution de nitrate de potasse entre électrodes de platine, il se lie directement avec l’azote dégagé de l’acide pour former de l’ammoniaque.

En réalité, toutes ces difficultés et ces cas problématiques n’existent pas. Dégager des corps « à l’état actif » n’est pas un monopole du processus électrolytique. Toute décomposition chimique en fait autant. Elle précipite le corps chimique libéré d’abord sous la forme d’atomes libres O, H, N, etc., qui ne peuvent s’unir qu’après leur libération pour former des molécules O2, H2, N2, etc. et cèdent lors de cette combinaison une quantité d’énergie déterminée, qu’il n’est toutefois pas encore possible d’établir 32 et qui apparaît sous forme de chaleur. Or pendant l’instant infiniment court où les atomes sont libres, ils sont les porteurs de toute la quantité d’énergie dont ils peuvent somme toute se charger ; en possession de leur maximum d’énergie, ils sont libres d’entrer dans toute combinaison qui s’offre à eux. Ils sont donc « à l’état actif » par rapport aux molécules O2, H2, N2, qui ont déjà cédé une partie de cette énergie et ne peuvent entrer dans une combinaison avec d’autres corps sans que leur soit apportée à nouveau de l’extérieur cette quantité d’énergie cédée. Nous n’avons donc pas du tout besoin de recourir d’abord à l’ozone et au peroxyde d’hydrogène, qui ne sont eux-mêmes que des produits de cet état actif. Même sans pile, nous pouvons entreprendre, simplement par voie chimique, par exemple la formation d’ammoniaque que nous venons de mentionner lors de l’électrolyse du nitrate de potasse : il suffit que nous ajoutions de l’acide azotique ou une solution de nitrate à un liquide dans lequel de l’hydrogène est libéré par des processus chimiques. L’état actif de l’hydrogène est le même dans es deux cas. Mais ce qu’il y a d’intéressant dans le processus électrolytique, c’est qu’ici l’existence infiniment courte d’atomes libres devient pour ainsi dire saisissable. Le processus se divise en deux phases: l’électrolyse fournit les atomes libres sur les électrodes, mais leur combinaison en molécules n’a lieu qu’à quelque distance des électrodes. Si infiniment petite que soit cette distance du point de vue des rapports entre masses, elle suffit pourtant pour empêcher, en majeure partie du moins, l’utilisation pour le processus électrique de l’énergie libérée à l’occasion de la formation des molécules, et pour déterminer ainsi sa conversion en chaleur la chaleur locale dans la pile. Par là, on a cependant constaté que les éléments ont été dégagés à l’état d’atomes libres et ont subsisté un moment dans la pile en qualité d’atomes libres. Ce fait que dans la chimie pure nous ne pouvons établir que par raisonnement nous est prouve ici expérimentalement, dans la mesure où cela est possible sans perception sensible des atomes et des molécules. Et c’est en cela que réside la haute signification scientifique de la chaleur dite locale de la pile 33.

La transformation de l’énergie chimique en électricité au moyen de la pile galvanique est un processus sur la marche duquel nous ne savons pour ainsi dire rien et sur lequel nous n’en apprendrons davantage que lorsque le modus operandi 34du mouvement électrique lui-même sera mieux connu.

On attribue à la pile une « force de séparation électrique » qui est déterminée pour chaque pile particulière. Comme nous l’avons vu dès le début, Wiedemann admet que cette force de séparation électrique n’est pas une forme déterminée de l’énergie. Au contraire elle n’est au début rien d’autre que la capacité, la propriété d’une pile de convertir en électricité, dans l’unité de temps, une quantité définie d’énergie chimique libérée. Cette énergie chimique elle-même ne prend jamais, dans tout le cours du processus, la forme de la « force de séparation électrique », mais au contraire tout de suite et directement celle de ce qu’on appelle « la force électromotrice », c’est-à-dire du mouvement électrique. Si, dans la vie courante, on parle de la force d’une machine à vapeur, en ce sens qu’elle est en mesure de convertir dans l’unité de temps une quantité déterminée de chaleur en mouvement des masses, ce n’est pas une raison pour introduire aussi dans la science cette confusion des notions. On pourrait donc tout aussi bien parler des forces différentes d’un pistolet, d’une carabine, d’un fusil à canon lisse, ou d’un fusil à projectile long, parce qu’à égalité de charge de poudre et de poids du projectile, ils tirent à des distances différentes. Mais ici l’absurdité d’une pareille façon de s’exprimer saute nettement aux yeux. Tout le monde sait que c’est l’allumage de la charge de poudre qui met la balle en mouvement, et que la portée différente de l’arme est seulement déterminée par le gaspillage plus ou moins grand d’énergie suivant la longueur du canon, le jeu 35 de la balle et sa forme. Or il en va de même pour la force de la vapeur et la force de séparation électrique. Deux machines à vapeur — toutes choses égales d’ailleurs, c’est-à-dire en posant comme égale la quantité d’énergie libérée dans l’une et dans l’autre pour des intervalles de temps égaux — ou deux piles galvaniques satisfaisant aux mêmes conditions, se distinguent seulement, en ce qui concerne le travail fourni, par le gaspillage plus ou moins grand d’énergie qui se produit en elles. Et si dans toutes les années la technique des armes à feu s’est tirée d’affaire jusqu’ici sans avoir à admettre une force de tir particulière des fusils, la science de l’électricité n’a aucune excuse pour admettre une « force de séparation électrique » analogue à cette force de tir force qui ne recèle pas la moindre énergie, et qui est donc également incapable de fournir par elle-même le moindre millionième d’un milligramme-millimètre de travail.

Il en va de même de la seconde forme de cette « force de séparation électrique », de la « force électrique de contact des métaux » mentionnée par Helmholtz. Elle n’est pas autre chose que la propriété des métaux de convertir en électricité, du fait de leur contact, d’autres sortes d’énergie existante. Elle est donc également une force qui ne contient pas la moindre parcelle d’énergie.

Admettons avec Wiedemann que la source d’énergie de l’électricité de contact réside dans la force vive du mouvement d’adhérence : dans ce cas cette énergie existe d’abord sous forme de ce mouvement des masses et, lorsqu’il disparaît, elle se convertit aussitôt en mouvement électrique, sans adopter, fût-ce pour un moment, la forme de « force électrique de contact ».

Et maintenant, on nous affirme de surcroît que la force électromotrice, c’est-à-dire l’énergie chimique reparaissant sous forme de mouvement électrique, serait proportionnelle à cette « force de séparation électrique », qui non seulement ne contient aucune énergie, mais qui, de par son concept même, ne peut absolument pas en contenir ! Cette proportionnalité entre la non-énergie et l’énergie fait manifestement partie de ces mathématiques dans lesquelles figurent le « rapport de l’unité d’électricité au milligramme ». Mais derrière la forme absurde qui ne doit son existence qu’au fait qu’une simple propriété est conçue comme une force mystique, se cache une tautologie toute simple : la capacité d’une pile déterminée de convertir en électricité de l’énergie chimique libérée est mesurée par quoi ? Eh bien, par la quantité d’énergie reparaissant dans le circuit sous forme d’électricité par rapport à l’énergie chimique consommée dans la pile. C’est tout 36.

Pour arriver à une force de séparation électrique, il faut prendre au sérieux l’expédient des deux fluides électriques. Pour faire passer ceux-ci de leur neutralité à leur polarité, donc pour les dissocier l’un de l’autre, il faut une certaine quantité d’énergie… la force de séparation électrique. Une fois séparées l’une de l’autre, les deux électricités peuvent céder à nouveau la même quantité d’énergie en se réunissant : la force électromotrice. Mais, comme de nos jours, personne, pas même Wiedemann, ne considère les deux électricités comme des choses ayant une existence effective, s’étendre sur une pareille façon de se représenter les choses signifierait écrire pour un public défunt 37.

L’erreur fondamentale de la théorie du contact consiste en ce qu’elle ne peut se séparer de l’idée que la force de contact, ou force de séparation électrique, serait une source d’énergie, ce qui était toutefois difficile, une fois que l’on avait transformé en force la simple propriété d’un appareil de permettre la transformationde l’énergie ; car il faut précisément qu’une force soit une forme déterminée de l’énergie. C’est parce que Wiedemann n’arrive pas à se débarrasser de cette notion obscure de force, bien que par ailleurs se soit imposée à lui la notion moderne de l’impossibilité de détruire ou de créer de l’énergie, qu’il tombe dans cette absurde explication numéro 1 du courant et dans toutes les contradictions que nous avons montrées ensuite.

Si l’expression « force de séparation électrique » est directement absurde, l’autre, « force électromotrice » 38, est pour le moins superflue. Nous avons eu des moteurs thermiques bien avant d’avoir des moteurs électriques, et cependant la théorie de la chaleur se tire fort bien d’affaire sans force « thermomotrice » particulière. De même que la simple expression de chaleur englobe tous les phénomènes de mouvement qui font partie de cette forme d’énergie, de même l’expression électricité peut en faire autant dans son domaine. Par surcroît, beaucoup de formes d’action de l’électricité ne sont pas directement « motrices » : l’aimantation du fer, la décomposition chimique, la conversion en chaleur. Et enfin, dans la science de la nature, même dans la mécanique, c’est toujours un progrès lorsqu’on se débarrasse quelque part du mot force.

Nous avons vu que Wiedemann n’acceptait pas sans une certaine répugnance l’explication chimique des processus dans la pile. Cette répugnance le poursuit constamment ; partout où il peut mettre quelque chose sur le dos de la théorie dite chimique, on peut être sûr qu’il le fait. C’est ainsi qu’il remarque : « Il n’est absolument pas démontré que la force électromotrice soit proportionnelle à l’intensité de l’action chimique. » (I, 791.) Très certainement cette proportionnalité ne se rencontre pas dans chaque cas ; mais là où elle ne se trouve pas, c’est seulement la preuve que la pile est mal construite et qu’il se produit en elle du gaspillage d’énergie. Et c’est pourquoi le même Wiedemann a tout à fait raison, quand, dans ses déductions théoriques, il ne prend absolument pas en considération des circonstances accessoires de cette sorte qui altèrent la pureté du processus, mais assure tout net que la force électromotrice d’un élément est égale à l’équivalent mécanique de l’action chimique que produit en lui, dans l’unité de temps, l’unité d’intensité de courant.

Dans un autre passage il est dit :

Qu’en outre dans la pile acide-alcali, la combinaison de l’acide et de l’alcali ne soit pas la cause de la formation du courant, c’est ce qui découle des expériences § 61 (Becquerel et Fechner), § 260 (Dubois-Reymond), et § 261 (Worm-Müller), selon lesquelles, dans certains cas, lorsque l’acide et l’alcali ne sont pas en quantités équivalentes, il n’y a pas de courant, ainsi que de l’expérience citée au § 62 (Henrici), selon laquelle la force électromotrice est produite de la même manière, que l’on intercale ou non une solution de salpêtre entre la solution de potasse caustique et l’acide azotique (I, 791) 39.

La question de savoir si la combinaison de l’acide et de l’alcali est une cause de la formation du courant occupe très sérieusement notre auteur. Sous cette forme, il est très facile d’y répondre. La combinaison d’acide et d’alcali est tout d’abord la cause de la formation d’un sel accompagnée de libération d’énergie. Que cette énergie doive prendre en totalité ou en partie la forme d’électricité, dépend des circonstances dans lesquelles elle est libérée. Dans la pile composée par exemple d’acide azotique et d’une solution de potasse caustique entre électrodes de platine, il en sera du moins partiellement ainsi, cependant qu’il est indifférent pour la formation du courant que l’on intercale ou non une solution de salpêtre entre l’acide et l’alcali, cela pouvant tout au plus ralentir la formation du sel, mais non l’empêcher. Mais si l’on constitue une pile du type Worm-Müller, à laquelle Wiedemann se réfère constamment, ou l’acide et la solution d’alcali se trouvent au milieu et qu’aux deux bouts il y ait une solution de leur sel, et cela avec la même concentration que la solution qui se forme dans la pile, il est évident qu’il ne peut y avoir naissance de courant, car du fait des éléments situés aux extrémités — comme il se forme partout des corps identiques — il ne peut y avoir aucune formation d’ions. On a donc empêché la conversion de l’énergie libérée en électricité aussi directement que si l’on n’avait pas fermé le circuit ; il n’y a donc pas lieu de s’étonner de ne pas obtenir de courant. Or, que l’acide et l’alcali en général puissent produire un courant, c’est ce que montre la pile : charbon, acide sulfurique (solution au 1/10), potasse (solution au 1/10), charbon, qui a, d’après Raoult, un courant d’intensité 73 40 ; et que, avec une disposition appropriée de la pile, ils puissent fournir une intensité de courant correspondant à la grande quantité d’énergie libérée lors de leur combinaison, c’est ce qui résulte du fait que les piles les plus puissantes que l’on connaisse reposent presque exclusivement sur la formation de sels d’alcali, par exemple Wheatstone : platine, chlorure de platine, amalgame de potassium, courant d’intensité 230 ; peroxyde de plomb, solution d’acide sulfurique, amalgame de potassium = 326 ; peroxyde de manganèse au lieu de peroxyde de plomb = 280 ; cependant chaque fois qu’au lieu de l’amalgame de potassium on utilisait de l’amalgame zinc, l’intensité du courant tombait presque exactement de 100. De même dans la pile : peroxyde de manganèse solide, solution de permanganate de potassium, solution de potasse caustique, potassium, Beetz a obtenu l’intensité de courant 302 ; en outre : platine, solution d’acide sulfurique, potassium = 293,8 ; Joule : platine, acide azotique, solution de potasse caustique, amalgame de potassium = 302. La « cause » de ces formations de courants exceptionnellement intenses est sans aucun doute la combinaison d’acide et d’alcali ou de métal alcalin, et la grande quantité d’énergie libérée dans ce cas.

Quelques pages plus loin, nous lisons de nouveau chez Wiedemann :

Cependant il faut prendre bien garde de ne pas considérer directement l’équivalent-travail de l’action chimique totale apparaissant au point de contact des métaux hétérogènes comme la mesure de la force électromotrice dans le circuit fermé. Lorsque, par exemple dans la pile acide-alcali (iterum Crispinus !) * de Becquerel, ces deux corps se combinent, lorsque dans la pile : platine, salpêtre fondu, charbon, le charbon brûle, lorsque dans une pile ordinaire: cuivre, zinc impur, acide sulfurique dilué, le zinc se dissout rapidement avec formation de courants locaux, une grande partie du travail fourni (il faudrait dire de l’énergie libérée) lors de ces processus chimiques est … convertie en chaleur et elle est donc perdue pour le courant total. (I. p. 798.)

Tous ces processus se ramènent à la perte d’énergie dans la pile ; ils ne concernent pas le fait que le mouvement électrique a pour origine de l’énergie chimique transformée, mais seulement la quantité de l’énergie transformée.

Les électriciens ont consacré un temps et une peine infinis à composer les piles les plus diverses et à mesurer leur « force électromotrice ». Les matériaux expérimentaux accumulés de ce fait contiennent beaucoup de choses précieuses, mais certainement plus encore de choses sans valeur. Quelle valeur scientifique ont par exemple des expériences scientifiques dans lesquelles on utilise pour électrolyte l’ « eau », qui comme F. Kohlrausch l’a maintenant démontré, est le plus mauvais conducteur, donc aussi le plus mauvais électrolyte 41, dans lesquelles par conséquent ce n’est pas l’eau qui permet le processus, mais ses impuretés inconnues ? Et pourtant, plus de la moitié des expériences de Fechner reposent sur une telle utilisation de l’eau, même son experimentum crucis 42, à l’aide de laquelle il voulait établir de manière inébranlable la théorie du contact sur les ruines de la théorie chimique. Comme cela apparaît déjà ici, dans toutes les expériences en général, à l’exception d’un petit nombre, on ne prend pour ainsi dire pas en considération les processus chimiques dans la pile, qui sont cependant la source de la force dite électromotrice. Or il y a toute une série de piles dont la formule chimique ne permet absolument pas de tirer une conclusion sûre des conversions chimiques qui s’opèrent en elles après fermeture du circuit. Au contraire, comme le dit Wiedemann (1, 797), il est

indéniable que nous sommes encore loin de pouvoir acquérir une vue complète dans tous les cas des attractions chimiques se produisant dans la pile.

Par conséquent, du point de vue de leur aspect chimique, qui prend de plus en plus d’importance, toutes les expériences de ce genre seront sans valeur tant qu’elles ne seront pas répétées dans des conditions permettant le contrôle de ces processus.

Dans ces expériences, ce n’est que d’une façon tout à fait exceptionnelle qu’il est question de tenir compte des conversions d’énergie qui s’accomplissent dans la pile. Beaucoup ont été faites avant que la loi de l’équivalence du mouvement ait été reconnue scientifiquement, mais elles continuent, par habitude, à traîner d’un manuel à l’autre, sans être contrôlées et sans être terminées. Si l’on a dit : l’électricité n’a pas d’inertie (ce qui a à peu près autant de sens que de dire : la vitesse n’a pas de poids spécifique), on ne peut nullement affirmer la même chose de la théorie de l’électricité.

*
*     *

Jusqu’ici nous avons considéré l’élément galvanique comme un dispositif dans lequel, grâce aux rapports de contact établis, de l’énergie chimique est, d’une manière encore inconnue, libérée et convertie en électricité. De même, nous avons présenté la cuve électrolytique comme un appareil dans lequel intervient le processus inverse, où du mouvement électrique est converti en énergie chimique et consommé comme tel. Nous avons dû, à cette occasion, mettre au premier plan l’aspect chimique du processus, aspect si négligé des électriciens ; c’était en effet le seul moyen de se débarrasser du fatras des idées héritées par tradition de la vieille théorie du contact et de la théorie des deux fluides électriques. Ceci fait, il s’agit maintenant d’étudier la question de savoir si le processus chimique dans la pile se déroule dans les mêmes conditions qu’en dehors d’elle ou s’il se présente à cette occasion des phénomènes particuliers qui dépendent de l’excitation électrique.

Dans toute science, les idées fausses sont, en fin de compte, les erreurs d’observation mises à part, des représentations erronées de faits exacts. Ceux-ci demeurent, même lorsque nous avons démontré la fausseté des premières. Une fois rejetée la vieille théorie du contact, les faits établis auxquels elle devait servir d’explication, subsistent encore. Considérons ces faits, et en même temps, l’aspect proprement électrique des processus dans la pile.

Il est indiscutable qu’au contact de corps hétérogènes, avec ou sans changements chimiques, il se produit une excitation électrique que l’on peut prouver à l’aide d’un électroscope ou d’un galvanomètre. Comme nous l’avons déjà vu au début, la source d’énergie de ces phénomènes de mouvement, extrêmement minimes en eux-mêmes, est, dans les cas singuliers, difficile à établir ; bref, on admet généralement l’existence d’une telle source extérieure.

Kohlrausch a publié en 1850-1853 une série d’expériences dans lesquelles il assemble deux par deux les différents éléments constituants d’une pile, pour déterminer les tensions d’électricité statique qui se manifestent dans chaque cas ; la force électromotrice de l’élément devrait, dans sa pensée, se composer de la somme algébrique de ces tensions. En prenant pour base la tension Zn/Cu = 100, il calcule l’intensité relative de la pile de Daniell et de la pile de Grove de la façon suivante.

Pour l’élément Daniell :

Zn / Cu + amalg. Zn / SO4H2 + Cu / SO4Cu = 100 + 149 21 = 228

Pour l’élément Grove :

Zn / Pt + amalg. Zn / SO4H2 + Pt / NO3H = 107 + 149 + 149 = 405

ce qui correspond à peu de choses près à la mesure directe de l’intensité du courant de ces éléments. Mais ces résultats ne sont nullement sûrs. Premièrement, Wiedemann attire lui-même l’attention sur le fait que Kohlrausch ne donne que le résultat final, mais « malheureusement ne donne pas de données chiffrées pour les résultats des expériences isolées ». [I, p. 104.] Et, deuxièmement, Wiedemann reconnaît lui-même à plusieurs reprises que toutes les expériences tendant à déterminer quantitativement les excitations électriques dans le cas du contact des métaux, et plus encore dans celui du contact du métal et du liquide, sont pour le moins très peu sûres à cause des nombreuses sources inévitables d’erreur. Si, malgré tout, il opère plus d’une fois avec les chiffres de Kohlrausch, nous ferons mieux de ne pas le suivre dans cette voie, d’autant plus qu’il existe une autre possibilité de détermination, contre laquelle on ne peut pas faire ces objections.

Si l’on immerge les deux plaques excitatrices d’une pile dans le liquide, et qu’on les met en circuit avec les deux sorties d’un galvanomètre, selon Wiedemann

la déviation initiale de son aiguille aimantée, avant que des transformations chimiques aient modifié l’intensité du courant, donne la mesure de la somme des forces électromotrices dans le circuit fermé. [I, p. 62.]

De la sorte, des piles d’intensité différentes donnent des déviations initiales différentes, et la grandeur de ces déviations initiales est proportionnelle à l’intensité du courant des piles correspondantes.

Il pourrait sembler que nous ayons ici sous les d’une manière palpable la « force de séparation électrique », la « force de contact », provoquant un mouvement indépendamment de toute action chimique. C’est effectivement ce que pense toute la théorie du contact. Et, en fait, nous trouvons ici un rapport entre excitation électrique et action chimique que nous n’avons pas encore étudié dans ce qui précède. Pour passer à ce rapport, nous allons examiner d’un peu plus près la loi dite de la force électromotrice ; nous y découvrirons qu’ici également les notions traditionnelles de contact, non seulement n’offrent pas d’explication, mais que derechef elles barrent directement la route à l’explication.

Si, dans un élément galvanique quelconque, composé de deux métaux et d’un liquide, par exemple, zinc, acide chlorhydrique dilué, cuivre, nous plaçons un troisième métal, par exemple une plaque de platine, sans la mettre en liaison avec le circuit externe par un fil conducteur, la déviation initiale du galvanomètre est exactement la même que sans la plaque de platine. Ainsi cette dernière n’influence pas l’excitation électrique. Mais dans la langue des défenseurs de la force électromotrice, la chose ne saurait être dite aussi simplement. Voici ce qu’on lit :

La somme des forces électromotrices du zinc et du platine et du platine et du cuivre a pris la place de la force électromotrice du zinc et du cuivre dans le liquide. Comme le chemin des électricités n’est pas sensiblement modifié par l’introduction de la plaque de platine, nous pouvons conclure de l’identité des indications du galvanomètre dans l’un et l’autre cas, que la force électromotrice du cuivre et du zinc dans le liquide est égale à celle du zinc et du platine + celle du platine et du cuivre dans le même liquide. Ceci correspondrait à la théorie établie par Volta de l’excitation électrique entre les métaux eux-mêmes. On exprime le résultat, valable pour tous les liquides ou métaux quelconques, en disant : lors de leur excitation électromotrice par des liquides, les métaux suivent la loi de la série voltaïque. On désigne aussi cette loi sous le nom de loi de la force électromotrice. (Wiedemann, I, 62.)

Lorsqu’on dit que, dans cette combinaison, le platine n’agit absolument pas en excitateur électrique, on exprime le fait tout simple. Lorsqu’on dit qu’il a tout de même le rôle d’un excitateur électrique, mais agissant avec une intensité égale dans deux directions opposées, de sorte que l’effet s’abolit, on transforme le fait en une hypothèse, simplement pour faire les honneurs à la « force électromotrice ». Dans les deux cas, le platine joue le rôle de figurant.

Au moment de la première déviation de l’aiguille du galvanomètre, le circuit n’est pas encore fermé. Tant que l’acide ne s’est pas décomposé, il n’est pas conducteur ; il ne peut être conducteur que par le moyen des ions. Si le troisième métal n’a pas d’action sur la première déviation, cela vient simplement de ce qu’il est encore isolé.

Or comment se comporte le troisième métal après l’établissement du courant continu et pendant qu’il dure ?

Dans la série voltaïque des métaux dans la plupart des liquides, le zinc occupe, après les métaux alcalins, à peu près l’extrémité positive, le platine l’extrémité négative et le cuivre est entre les deux. Par conséquent si, comme plus haut, on place le platine entre le cuivre et le zinc, il est négatif à l’égard de l’un et de l’autre. Si, somme toute, le platine avait une action, le courant dans le liquide devrait aller du zinc et du cuivre vers le platine, donc quitter les deux électrodes pour gagner le platine isolé ; ce qui est une contradictio in adjecto 43. La condition fondamentale de l’efficacité de plusieurs métaux dans la pile consiste précisément en ce que, à l’extérieur, ils soient réunis entre eux en circuit fermé. Un métal non relié, en surnombre, dans la pile fait figure de non-conducteur ; il ne peut ni former, ni laisser passer des ions, et sans ions nous ne connaissons pas de conduction dans les électrolytes. Il n’est donc pas seulement figurant, il est même un obstacle qui oblige les ions à le contourner.

Il en va de même si nous relions le zinc et le platine et que nous plaçons au milieu le cuivre non relié : celui-ci, s’il avait somme toute une action, engendrerait ici un courant du zinc au cuivre et un second du cuivre au platine, il devrait donc jouer le rôle d’une sorte d’électrode intermédiaire et dégager sur sa face tournée vers le zinc de l’hydrogène gazeux, ce qui est derechef impossible.

Si nous nous débarrassons de la manière traditionnelle de s’exprimer des partisans de la force électromotrice, le cas se présente d’une manière extrêmement simple. La pile galvanique, avons-nous vu, est un dispositif dans lequel de l’énergie chimique est libérée et transformée en électricité. Elle se compose en règle générale d’un ou plusieurs liquides, de deux métaux jouant le rôle d’électrodes qui doivent être reliés entre eux hors du liquide par un conducteur. Cela suffit pour constituer l’appareil. Tout ce que nous pouvons encore plonger d’autre, sans le relier, dans le liquide excitateur, que ce soit du verre, du métal, de la résine ou quoi que ce soit encore, ne peut participer au processus chimico-électrique s’accomplissant dans la pile, à la formation du courant, tant qu’il ne modifie pas chimiquement le liquide ; il peut tout au plus gêner le processus. Quelle que puisse être la capacité d’excitation électrique d’un troisième métal immergé par rapport au liquide ou à l’une des électrodes de la pile ou encore aux deux, elle ne peut avoir d’action tant que ce métal n’est pas relié au circuit à l’extérieur du liquide.

En conséquence, non seulement la déduction faite plus haut par Wiedemann de la loi dite de la force électromotrice est fausse, mais même le sens qu’il donne à cette loi est faux. On ne peut pas parler d’une activité électromotrice du métal non relié qui se neutraliserait, car on a privé d’avance cette activité de la seule condition à laquelle elle fourrait devenir efficace ; il n’est pas non plus possible de déduire la loi dite de la force électromotrice d’un fait qui est hors de son domaine.

Le vieux Poggendorff a publié en 1845 une série d’expériences dans lesquelles il mesurait la force électromotrice des piles les plus diverses, c’est-à-dire la quantité d’électricité fournie par chacune dans l’unité de temps. Parmi ces expériences, les 27 premières ont une valeur particulière ; dans chacune de celles-ci trois métaux déterminés, plongés dans le même liquide excitateur, sont réunis successivement deux à deux pour former trois piles différentes et celles-ci sont étudiées et comparées au point de vue de la quantité d’électricité fournie. En bon partisan de l’électricité de contact, Poggendorff plaçait aussi chaque fois dans la pile le troisième métal non relié et il a eu ainsi la satisfaction de se persuader que dans les 81 piles ce « troisième dans l’alliance » 44 restait un pur figurant. Cependant la signification de ces expériences ne réside nullement en cela, mais bien plutôt dans la vérification et l’établissement du sens exact de la loi dite de la force électromotrice.

Tenons-nous en à la série des piles ci-dessus, où, dans de l’acide chlorhydrique dilué, du zinc, du cuivre et du platine sont reliés entre eux deux à deux dans chaque cas. En prenant pour base la quantité d’électricité fournie par la pile de Daniell = 100, Poggendorff trouva ici les résultats suivants :


Zinc-cuivre = 78,8

Cuivre-platine = 74,3

Total 153,1

Zinc-platine = 153,7


Ainsi le zinc directement relié au platine fournissait presque exactement la même quantité d’électricité que zinc-cuivre + cuivre-platine. La même chose se passait pour n’importe quelle autre pile utilisant des liquides et des métaux. Si, à l’aide d’une série de métaux plongés dans le même liquide excitateur, on constitue des piles, de telle sorte que, selon la série voltaïque valable pour ce liquide, le deuxième, le troisième le quatrième métal, etc., jouent l’un après l’autre le rôle d’électrode négative vis-à-vis du précédent et d’électrode positive vis-à-vis du suivant, la somme des quantités d’électricité fournies par toutes ces piles est égale à la quantité d’électricité fournie par une pile constituée en reliant directement les deux termes extrêmes de la série des métaux tout entière. Ainsi, par exemple dans de l’acide chlorhydrique dilué, les quantités d’énergie fournies au total par les piles zinc-étain, étain-fer, fer-cuivre, cuivre-argent, argent-platine, seraient égales à la quantité fournie par la pile zinc-platine ; la pile composée de tous les éléments de la série précédente serait, toutes choses égales d’ailleurs, exactement neutralisée par une batterie zinc-platine dont le courant circulerait en direction opposée.

Conçue ainsi, la loi dite de la force électromotrice prend une signification réelle et importante. Elle dévoile un nouvel aspect du lien existant entre l’action chimique et l’action électrique. Jusqu’ici l’étude ayant porté principalement sur la source d’énergie du courant galvanique, cette source, la conversion chimique, apparaissait comme le côté actif du processus ; l’électricité était produite à partir d’elle, apparaissait tout d’abord comme passive. Voici que les choses se renversent. L’excitation électrique, déterminée par la nature des corps hétérogènes mis en contact dans la pile, ne peut ni ajouter, ni retrancher de l’énergie à l’action chimique (autrement que par la conversion en électricité de l’énergie libérée). Suivant le dispositif de la pile, elle peut accélérer ou ralentir cette action. Si la pile zinc-acide chlorhydrique dilué-cuivre ne fournit pour le courant, dans l’unité de temps, que la moitié de l’électricité de la pile zinc-acide chlorhydrique dilué-platine, cela signifie que, en langage chimique, la première pile ne fournit dans l’unité de temps que la moitié du chlorure de zinc et de l’hydrogène que fournit la seconde. L’action chimique a donc été doublée, bien que les conditions purement chimiques soient restées les mêmes. L’excitation électrique est devenue le régulateur de l’action chimique ; elle apparaît maintenant comme le côté actif, l’action chimique comme le côté passif.

On s’explique donc de la sorte, que toute une série de processus considérés auparavant comme purement chimiques se présentent maintenant comme électrochimiques. Le zinc chimiquement pur n’est attaqué que très faiblement par l’acide étendu, quand toutefois il l’est ; par contre le zinc courant qu’on trouve dans le commerce se décompose très rapidement en formant un sel et en dégageant de l’hydrogène ; il contient un mélange d’autres métaux et du charbon qui sont inégalement répartis en différents points de la surface. Entre ces métaux et le zinc lui-même, il se forme dans l’acide des courants locaux, cependant que les endroits où est le zinc constituent les électrodes positives et les endroits où sont les autres métaux, les électrodes négatives sur lesquelles se dégagent de petites bulles d’hydrogène. De même le phénomène qui fait que du fer plongé dans une solution de sulfate de cuivre se couvre d’une couche de cuivre est considéré maintenant comme un phénomène électrochimique : il est déterminé par des courants qui naissent entre des parties hétérogènes de la surface du fer.

Conformément à cela, nous trouvons aussi que les séries voltaïques des métaux dans des liquides correspondent en gros aux séries selon lesquelles les métaux se chassent l’un l’autre de leurs combinaisons avec les halogènes et les radicaux acides. À l’extrémité négative des séries voltaïques, nous trouvons régulièrement les métaux du groupe de l’or, or, platine, palladium, rhodium, qui sont difficilement oxydables, à peine ou pas du tout attaqués par les acides et facilement déplacés de leurs sels par d’autre métaux. À l’extrémité positive, nous trouvons les métaux alcalins, qui manifestent le comportement exactement inverse : la plus grande dépense d’énergie suffit à peine à les dégager de leurs oxydes, on les rencontre dans la nature presque uniquement sous la forme de sels, et de tous les métaux, ce sont ceux qui ont de loin la plus grande affinité pour les halogènes et les radicaux acides. Entre les deux, les autres métaux sont rangés en successions un peu variables, mais de telle façon que, dans l’ensemble, le comportement chimique et le comportement électrique concordent. Leur ordre de succession individuel varie selon les liquides et c’est à peine s’il est établi définitivement pour un seul liquide. Il est même permis de douter que, pour un liquide pris à part, il existe une semblable série voltaïque absolue des métaux. Deux barres du même métal peuvent, dans des piles et des cuves électrolytiques appropriées, servir chacune d’électrode positive et d’électrode négative, le même métal peut donc vis-à-vis de lui-même être aussi bien positif que négatif. Dans les piles thermoélectriques qui convertissent la chaleur en électricité, de fortes différences de température aux deux points de contact inversent le sens du courant : le métal précédemment positif devient négatif et inversement. De même, il n’y a pas d’ordre absolu selon lequel les métaux se chassent l’un l’autre de leurs combinaisons chimiques avec un halogène ou un radical acide déterminés ; avec un apport d’énergie sous forme de chaleur, nous pouvons, dans beaucoup, de cas, modifier et renverser presque à notre gré l’ordre valable à température habituelle.

Nous trouvons donc ici une action réciproque originale entre chimisme et électricité. L’action chimique dans la pile qui fournit à l’électricité toute l’énergie pour la formation du courant, est, pour sa part, dans beaucoup de cas seulement déclenchée, dans tous les cas réglée quantitativement par les tensions électriques intervenant dans la pile. Si, auparavant, les processus dans la pile nous apparaissaient comme des processus chimico-électriques, nous voyons ici qu’ils sont tout autant électrochimiques. Du point de vue de la formation du courant continu, l’action chimique apparaissait comme l’élément primaire ; du point de vue de l’excitation au courant, elle apparaît comme secondaire, accessoire. L’action réciproque exclut tout élément absolument primaire et absolument secondaire ; mais elle est tout autant un processus bilatéral qui, de par sa nature, peut être considéré de deux points de vue différents ; pour être comprise dans sa totalité, elle doit même être étudiée successivement des deux points de vue avant qu’on puisse faire la synthèse du résultat total. Mais si nous retenons exclusivement un point de vue comme absolu par opposition à l’autre, ou si, selon les besoins momentanés du raisonnement, nous sautons de l’un à l’autre, nous restons prisonniers de l’étroitesse de la pensée métaphysique ; la liaison nous échappe, et nous nous embarrassons dans une contradiction après l’autre.

Comme nous l’avons vu plus haut, d’après Wiedemann, la déviation initiale de l’aiguille du galvanomètre qui suit immédiatement l’immersion des plaques excitatrices dans le liquide de la pile et précède toute modification de l’intensité de l’excitation électrique par des transformations chimiques « est la mesure de la somme des forces électromotrices dans le circuit ».

Jusqu’ici, la force dite électromotrice figurait à nos yeux une forme de l’énergie qui, dans notre cas, était produite en quantité équivalente à partir de l’énergie chimique pour se transformer à nouveau par la suite en quantités équivalentes de chaleur, de mouvement des masses, etc. Voici que nous apprenons tout d’un coup que « la somme des forces électromotrices dans le circuit » existe déjà avant que les transformations chimiques aient libéré cette énergie ; en d’autres termes, que la force électromotrice n’est pas autre chose que la capacité d’une pile déterminée de libérer dans l’unité de temps une quantité déterminée d’énergie chimique et de la transformer en électricité. De même que la force de séparation électrique précédemment, la force électromotrice apparaît aussi ici comme une force qui ne contient pas la moindre parcelle d’énergie. Wiedemann entend donc par « force électromotrice » deux choses totalement différentes : d’une part la capacité d’une pile de libérer une quantité déterminée d’énergie chimique donnée et de la transformer en mouvement électrique, d’autre part: la quantité elle-même de mouvement électrique produit. Qu’elles soient proportionnelles l’une à l’autre, que l’une serve de mesure à l’autre, ne supprime pas leur diversité. L’action chimique dans la pile, la quantité d’électricité produite et la chaleur qu’elle engendre dans le circuit fermé au cas où il n’est pas produit de travail, sont plus que proportionnelles, elles sont même équivalentes ; mais cela n’ôte rien à leur diversité. La capacité, pour une machine à vapeur de diamètre de cylindre et de course de piston définis, de produire une quantité déterminée de mouvement mécanique à partir de la chaleur qui lui est apportée est très différente de ce mouvement mécanique lui-même, si proportionnel qu’il lui soit. Et si un tel langage était supportable à une époque, où l’on n’avait pas encore parlé dans la science de la nature de conservation de l’énergie, il est évident que depuis que cette loi fondamentale a été reconnue, on ne peut plus confondre l’énergie réelle, vivante, sous quelque forme que ce soit, avec la capacité d’un appareil quelconque de donner telle ou telle forme à de l’énergie libérée. Cette confusion est un corollaire de la confusion entre force et énergie, à l’occasion de la force de séparation électrique ; c’est en ces deux confusions que se résolvent harmonieusement les trois explications totalement contradictoires du courant chez Wiedemann et ce sont elles qui, somme toute, sont en fin de compte à la base de tous ses errements et ses vicissitudes au sujet de la force dite « électromotrice ».

Outre l’action originale entre chimisme et électricité que nous avons déjà étudiée, il se trouve encore un second caractère commun qui indique une affinité plus étroite de ces deux formes de mouvement. Toutes deux ne peuvent exister que de telle façon qu’elles disparaissent. Le processus chimique s’accomplit brusquement pour chacun des groupes d’atomes qu’il intéresse. Ce n’est que par la présence de matériaux neufs, qui constamment interviennent à nouveau, qu’il peut être prolongé. Il en va de même du mouvement électrique. À peine est-il produit en partant d’une autre forme de mouvement qu’il se convertit déjà en une troisième ; ce n’est que l’apport constant d’énergie disponible qui peut constituer le courant continu dans lequel, à chaque instant, de nouvelles quantités de mouvement prennent la forme de l’électricité et la perdent à nouveau.

La compréhension de cette étroite liaison entre l’action chimique et l’action électrique et vice versa conduira dans les deux domaines de la cherche à de grands résultats 45. Elle se généralise de plus en plus. Parmi les chimistes, Lothar Meyer, et après lui Kékulé, ont dit expressément qu’une reprise de la théorie électrochimique sous une forme rajeunie était imminente. Même parmi les électriciens, comme l’indiquent en particulier les travaux de F. Kohlrausch, la conviction semble enfin devoir triompher que c’est seulement une prise en considération précise des processus chimiques dans la pile et la cuve électrolytique qui peut aider leur science à sortir de l’impasse des vieilles traditions.

Et en réalité, on ne voit pas grâce à quoi la théorie du galvanisme, et par suite également celle du magnétisme ou de l’électricité statique pourraient trouver une base solide, sinon grâce à une révision générale, chimiquement exacte, de toutes les expériences traditionnelles, non contrôlées, faites d’un. point de vue scientifique dépassé, à condition d’observer et de constater soigneusement les conversions d’énergie et de laisser provisoirement de côté toutes les notions théoriques traditionnelles relatives à l’électricité 46.

1Pour les faits, nous nous appuyons essentiellement dans ce chapitre sur Wiedemann : Théorie du galvanisme et de l’électromagnétisme, 2 vol. en trois parties 2e éd., Braunschweig, 1874.

Dans Nature, 1882, 15 juin, on attire l’attention sur « cet admirable traité qui, dans son édition prochaine, avec son complément sur l’électromagnétisme, sera le plus grand traité expérimental existant » *. (Note d’Engels.)

*Engels a barré le premier paragraphe de cette note, mais s’est ravisé par la suite, et il a ajouté le second paragraphe. La référence à la revue anglaise Nature du 15 juin 1882 montre qu’il a écrit ce chapitre en 1882. La troisième édition du traité de Wiedemann : Lehre vom Galvanismus und Elektromagnetismus, a paru entre 1882 et 1885, donc après qu’Engels ait rédigé ce chapitre. Il est tiré de la 3e liasse. Dans le sommaire de la 3e liasse composé par Engels, ce chapitre porte le titre « Électricité et magnétisme ». (O.G.I.Z., Obs.)

2Thomas Thomson : An Outline of the Sciences et Heat and Electricity. Il s’agit de la seconde édition de cet ouvrage, la première datant de 1830. (O.G.I.Z., Obs.)

3On trouve cette citation de Faraday à la page 400 de la seconde édition du livre de Thomson. Elle est tirée du travail de Faraday : Experimental Researches in Electricity, 12th series, publié dans la revue londonienne: Philosophical Transactions, 1838, p. 105. La citation donnée chez Thomson n’est pas exacte. Dans la dernière phrase, Thomson a remplacé « as if a metallic wire had been put into the place of the discharging particles » (comme si un conducteur métallique avait pris la place des particules qui se déchargent) par « as if a metallic particle had been put into the place of the discharging particle ». (O.G.I.Z., Obs.)

4Hegel : Naturphilosophie, in Werke, Bd VII, Berlin, 1842, p. 349. (N.R.)

5L’étincelle consiste essentiellement dans le passage de l’électricité à travers un gaz, plus généralement à travers un corps isolant. Elle ne saurait donc manifester l’électricité « libérée de toute matière ». Le développement ultérieur de la physique — en premier lieu la découverte de l’électron, puis celle des autres corpuscules atomiques électrisés — a confirmé la théorie d’Engels selon laquelle l’électricité est inséparable de la matière, dont elle n’est qu’une des formes de mouvement. (N.R.)

6L’on sait aujourd’hui que le courant électrique dans les métaux est un mouvement d’électrons (négatifs) libres, faiblement liés aux atomes et circulant dans les intervalles entre ces derniers, lesquels sont relativement fixes et électrisés positivement. Dans les solutions acides, basiques et salines et dans les gaz, le courant est un mouvement d’ « ions », c’est-à-dire d’agrégats chimiques électrisés les uns positivement, les autres négativement. Ils résultent de la rupture des molécules avec perte ou capture d’électrons liés et circulent à travers le liquide ou le gaz, lesquels restent, dans leur ensemble, électriquement neutres. (N.R.)

7Souligné par Engels. (N.R.)

8Souligné par Engels. (N.R.)

9C’est seulement après les expériences de Hertz (1888) que fut établie définitive­ment l’égalité entre la vitesse de la lumière et la vitesse de propagation des ondes électromagnétiques. (N.R.)

10Le développement de la physique atomique, depuis 1900, a permis de préciser cet important problème de la physique théorique. L’électricité a pour substrat matériel à la fois les corpuscules électrisés tels que les électrons, le proton, etc., résultant de la décomposition des atomes, et le champ (l’éther) qui environne ces corpuscules. Chacun de ceux-ci est solidaire du champ et échange sans cesse du mouvement avec lui. (N.R.)

11J’utilise le mot « électricité » au sens du mouvement électrique avec le même droit qui fait qu’on utilise aussi la désignation générale de « chaleur » pour désigner cette forme de mouvement qui se révèle à nos sens comme chaleur. Cela peut d’autant moins soulever d’objections qu’ici est exclue à l’avance toute possibilité de confusion éventuelle avec l’état de tension de l’électricité. (Note d’Engels.)

12En 1880, la notion de « force électromotrice » était encore assez confuse. De nos jours, la force électromotrice est la quantité d’énergie transformable en énergie mécanique ou chimique et correspondant à la circulation d’une unité de « quantité d’électricité ». L’évaluation qu’en donne ici Engels est correcte, à condition de préciser : par unité de quantité d’électricité ayant traversé le circuit. (N.R.)

13Engels expose les expériences de Favre d’après le livre de Wiedemann (tome II, ch. II, pp. 521-522). (O.G.I.Z., Obs.)

14Actuellement, sur la base d’études plus précises, l’équivalent mécanique de la chaleur admis est = 426,9 kgm. (O.G.I.Z., Obs.)

*Souligné par Engels (N.R.)

15Tous les passages soulignés dans cette citation le sont par Engels. (N.R.)

16Souligné par Engels. (N.R.)

17Tous les passages soulignés dans cette citation le sont par Engels. (N.R.)

18Tous les passages soulignés dans cette citation le sont par Engels. (N.R.)

19C’est bien en effet la réaction d’ensemble Zn + 2 ClH ZnCl + 2 H qui fournit l’énergie électrique dans la pile. (N.R.)

*Souligné par Engels (N.R.)

20Dans la suite de ce passage, Wiedemann dit les « atonies de l’acide chlorhydrique » pour les molécules de cet acide. (O.G.I.Z., Obs.)

21Chez Engels, le passage entre crochets a sauté. (O.G.I.Z., Obs.)

*Souligné par Engels (N.R.)

*Souligné par Engels (N.R.)

*Souligné par Engels (N.R.)

22Récemment, F. Kohlrausch (Wiedemanns Annalen, VI [Leipzig 1879] 206) a calculé qu’il fallait des « forces énormes » pour déplacer les ions dans la solution aqueuse. Pour faire franchir à un mg une distance d’1 mm, il faudrait une force de traction, pour H = 32 500 kg, pour Cl = 5 200 kg, soit pour HCl = 37 700 kg. Même si ces chiffres sont absolument justes, ils n’infirment pas ce qui a été dit plus haut. Mais le calcul comporte des facteurs hypothétiques inévitables jusqu’ici dans le domaine de l’électricité et il lui faut donc le contrôle de l’expérience *. Celui-ci semble possible. D’abord ces « forces énormes » doivent reparaître sous forme de quantité déterminée de chaleur, là où elle sont consommées, c’est-à-dire, dans le cas ci-dessus, dans la pile. Deuxièmement l’énergie consommée par elles doit être inférieure à celle qui est fournie par les processus chimiques de la pile, et cela d’une quantité déterminée. Troisièmement, cette différence doit être consommée dans le reste du circuit et on doit pouvoir la constater là aussi quantitativement. Ce n’est qu’après leur confirmation par ce contrôle que les déterminations chiffrées de Kohlrausch peuvent avoir une valeur définitive. La constatation de ces grandeurs apparaît plus réalisable encore dans la cuve électrolytique. (Note d’Engels).

*L’hypothèse de Kohlrausch s’est avérée inexacte. Des forces peu importantes suffisent à déplacer les ions. Engels avait donc tout à fait raison d’être sceptique. Voir note a p. 156. (N.R.)

*Souligné par Engels (N.R.)

23En réalité, il n’y a pas dégagement d’oxygène, mais d’hydrogène seulement dans cette pile. (N.R.)

24C’est là l’essentiel, et le jugement d’Engels est, par conséquent, fondamentalement juste. (N.R.)

*Souligné par Engels. (N.R.)

*Souligné par Engels. (N.R.)

25Remarquons une fois pour toutes que Wiedemann utilise partout les anciennes valeurs chimiques d’équivalents et il écrit HO, ZnCl, etc. Dans mes équations j’utilise partout les poids atomiques actuels et j’écris donc H2O2, ZnCl2, etc. (Note d’Engels).

26En réalité, il n’y a pas de dégagement de H ni de O. Plus simplement, à la surface de l’électrode en cuivre, SO4 + Cu SO4Cu. Une telle électrolyse, en gros, n’emprunte pas d’énergie au courant et ne correspond à la production d’aucune énergie chimique. (N.R.)

27Le vieux commandant, entendant dire d’un engagé volontaire qu’il était docteur en philosophie et ne voulant pas comprendre qu’il y a une différence entre un docteur en philosophie et un docteur en médecine, disait: « Pour moi c’est pareil un médicastre est un médicastre. » (Pflasierkasten ist Pflasterkasten). (O.G.I.Z. Obs.)

28On attribue aujourd’hui au chlorure cuivreux la formule ClCu et non Cl2Cu2. (N.R.)

29Ici Engels emploie l’expression « partie de poids » (Gewichtsteil) mais il s’agit comme auparavant d’équivalents. (O.G.I.Z., Obs.)

30Dans un circuit de résistance donnée, naturellement. (N.R.)

31Souligné par Engels (N.R.)

32Cette quantité d’énergie est maintenant non seulement déterminée, mais utilisée. Ainsi, si l’hydrogène a été au préalable dissocié en atomes (hydrogène atomique), on obtient une température beaucoup plus élevée avec la flamme du chalumeau oxhydrique. (N.R.)

33L’explication que donne Engels du caractère « actif » des gaz dégagés dans l’électrolyse — ces gaz sont à l’état d’atomes séparés et non de molécules — les exemples chimiques qu’il cite à l’appui, les bilans énergétiques qu’il établit, tout cela est parfaitement correct et devenu aujourd’hui classique. Mais, en 1880, ce n’était pas très clair, même pour les spécialistes de l’électricité, ce qui souligne le génie d’Engels. (N.R.)

34Le mode d’action. (N.R.)

35Il s’agit de la différence entre le diamètre intérieur du canon du fusil et le diamètre du projectile. (O.G.I.Z., Obs.)

36Voir note 1, p. 88 (N.R.)

37Le développement ultérieur de la physique a conduit à la découverte de corpuscules électrisés en sens contraire (électron et proton, par exemple). Ils représentent la forme moderne des « deux fluides ». Le rapprochement ou l’éloignement de deux corpuscules de signe adverse dans leur champ mutuel (dans le « vide ») fournit ou exige respectivement de l’énergie. Mais, au sein d’un liquide isolant tel que l’eau, les acides, bases ou sels qui y sont dissous se décomposent spontanément en ions, du seul fait de la dissolution, sans qu’aucune force étrangère ait à intervenir. Ainsi, quand on dissout du sel marin dans de l’eau, il se met spontanément à l’état d’ions Cl et Na+ électrisés en sens contraire, de sorte que lors de l’électrolyse aucune « force de séparation électrique » n’est nécessaire, et Engels a raison de la rejeter. Cependant une énergie de séparation électrique intervient lorsque les ions sont plongés, non dans un liquide isolant, mais dans le « vide », comme c’est le cas pour les ions des gaz dont le mouvement constitue le courant électrique passant à travers les gaz. (N.R.)

38Cette dénomination, conservée par tradition jusqu’à nos jours, est effectivement incorrecte de l’avis de tous les physiciens. (N.R.)

39Dans cette citation, tous les noms entre parenthèses ont été ajoutés par Engels. (N.R.)

40Pour toutes les indications d’intensité de courant qui suivent, la pile de Daniell est posée = 100. (Note d’Engels.)

*Ces mots ont été ajoutés entre parenthèses par Engels. (N.R.)

41Une colonne d’1 mm de longueur de l’eau la plus pure produite par Kohlrausch offrirait la même résistance qu’un conducteur de cuivre de même diamètre et à peu près de la longueur de l’orbite de la lune. Naumann, Chimie générale, p. 179 (Note d’Engels.)

42Son expérience cruciale. (N.R.)

43Contradiction dans la définition. (N.R.)

44L’expression « der dritte im Bunde » est tirée de la ballade de Schiller : Die Bürgschaft, str. 20, où elle est prononcée par le tyran Denys qui demande à deux fidèles anus de l’accepter dans leur union. (O.G.I.Z., Obs.)

45Cette prévision a été exactement vérifiée par le développement ultérieur de la physico-chimie. On sait aujourd’hui que l’atome est formé par un noyau électrisé positivement qui est entouré d’une sorte d’atmosphère d’électrons animés de mouvements complexes et rapides. Ces électrons se classent, selon les caractéristiques fondamentales de leur mouvement, en couches concentriques. Les propriétés chimiques d’un atome sont déterminées par les électrons de la couche superficielle de l’atome, la plus éloignée du noyau, par le nombre et les caractéristiques de mouvement de ces électrons. La chimie théorique a fait d’immenses progrès, notamment grâce à la détermination à l’aide des rayons X, de la « densité électronique » dans les molécules. (N.R.)

46Engels, dans l’approfondissement d’un problème physique particulier, celui de la chimio-électricité, voit plus juste, plus clair et plus loin que les meilleurs spécialistes de son époque, et cela non pas seulement à cause de son génie personnel, mais grâce à l’application conséquente des principes du matérialisme dialectique. Notamment, il a la pleine maîtrise du concept d’énergie. Il détermine avant toutes choses la source de l’énergie, ses transformations qualitatives, le sens de ces transformations, puis fait jouer la conservation quantitative. Une telle maîtrise n’était pas courante chez les physiciens en 1880. (N.R.)