L'effet thermoélectrique homogène, en particulier dans le mercure et l'influence des ions étrangers

Résumé
A. Le développement des opinions au sujet des courants thermoélectriques dans un métal homogène conduit à distinguer trois périodes : Ire Période (1823-1833) : les travaux de Seebeck, Becquerel, OErsted et d'autres sont considérés comme preuve de l'existence de courants thermoélectriques dans un circuit homogène. IIe Période (1835-1886) : tout spécialement les résultats négatifs de Magnus et d'autres sur le mercure liquide amènent à la conclusion, que les résultats antérieurs n'étaient causés que par des sources d'erreur comme des tensions mécaniques. Admission générale de la « loi de Magnus », qui nie l'existence de courants thermoélectriques dans un conducteur homogène. IIIe Période (dès 1898): certains doutes apparaissent quant à l'exactitude de la « loi de Magnus » : Rosing, Egg-Siegberg, Hörig (1913). B. Le présent auteur avait cru établir que, dans un circuit métallique homogène, une distribution asymétrique des températures donne naissance à une force électromotrice (Benedicks 1916). L'asymétrie nécessaire est facilement obtenue au moyen d'un étranglement du circuit métallique. Dans le mercure liquide, les indications de l'effet, trouvées avec un arrangement spécial, n'ont été que faibles. M. Gouineau a obtenu de meilleurs résultats. Le principe d'étranglement a permis d'arriver à des déviations nettes d'un galvanomètre, proportionnelles à la 3e puissance du gradient de température, comme le demande la théorie (1920). En tout cas, la preuve de cet effet thermoélectrique homogène, obtenue avec le mercure liquide, qu'on a envisagé comme seule substance canonique, n'était pas bien satisfaisante. C. Cependant, de l'existence de l'effet thermoélectrique homogène, l'auteur avait conclu l'existence de l'effet inverse : dans un circuit homogène à température uniforme l'établissement d'une différence de potentiel V, c'est-à-dire d'un courant électrique, donne lieu à une différence de température u proportionnelle à V, et qui, par conséquent, augmente le long du conducteur (« effet électrothermique homogène », Benedicks, 1918). Il fut relativement facile de parvenir à des différences de température très considérables, par exemple en employant des fils de constantan enroulés, d'une longueur de 65 m environ. Pour ce qui est du mercure liquide, l'existence de ce 2e effet a été, selon l'avis de l'auteur, nettement prouvée par un grand nombre d'essais (G. Siljeholm), le mieux avec un toroïde, contenant, enroulé, un tube flexible de 15 m et contenant du Hg. D. Afin d'étudier cet effet, appelé par M. Meissner : 2e effet Benedicks », tandis qu'il a désigné l'effet thermoélectrique homogène comme « 1er effet Benedicks », l'auteur a employé (avec MM. Borgmann et Sederholm) un pont de Wheatstone de haute précision : la différence de température u est mesurée résistométriquement. De telles expériences, dans un vide poussé très loin, ont donné lieu à la découverte, que la présence d'ions gazeux dans le platine y change la grandeur et même le signe du 3e effet. Du point de vue de la théorie phorétique, ceci était facile à expliquer. Nous avons encore constaté qu'une semblable influence des ions se laissait mesurer également dans le cas du cuivre. Ces résultats très inattendus ont abouti à cette question : est-ce que cette influence des ions exerce une influence sur le 2e effet également dans le cas du mercure ? Des expériences très soignées (avec M. Sederholm, 1936) ont donné la réponse à cette question : dans le mercure soigneusement distillé, la présence d'ions (absorbés de l'atmosphère) exerce une influence très considérable. Nous avons constaté qu'un séjour prolongé du mercure dans le vide change le coefficient du 2e effet Benedicks : la valeur, trouvée négative dans les expériences antérieures, est successivement changée en une valeur positive considérablement plus grande. E. En possession de ce fait important, il était naturel de penser qu'une légère teneur de gaz pourrait profondément influencer également le 1er effet Benedicks dans le mercure. Ch'en et Band (1936) venaient d'affirmer l'existence, dans le Hg, d'un tel effet, du signe négatif trouvé antérieurement, mais on a constaté, au cours des expériences, que l'effet changeait parfois de signe, ce qui amenait des doutes sur son authenticité. Par conséquent, non sans difficulté, des déterminations du 1er effet ont été exécutées sur le mercure contenu dans un appareil à étranglement à haut vide - où la contamination avec les constituants de l'air était exclue (avec M. Sederholm, 1938). Voici le résultat : lorsque le mercure est dans un grand état de pureté, sans la présence d'ions étrangers, le coefficient du 1er effet Benedicks a le signe opposé (+) à celui observé auparavant (-), et il paraît avoir une valeur absolue sensiblement plus grande. Ceci explique les difficultés éprouvées pour ce qui est du mercure dans la IIe période précitée : la faible activité thermoélectrique constatée dans le Hg ordinaire sera causée par ce que des ions absorbés, en petite quantité, causent une action opposée à celle du métal Hg en état de pureté.