Grove, William Robert

(né à Swansea, Pays de Galles, le 11 juillet 1811; décédé à Londres, Angleterre, le 1er août 1896)

électrochimie, physique

Grove était le fils unique de John Grove, magistrat et lieutenant adjoint du Glamorganshire, et de son épouse, Anne Bevan. Il a fait ses études privées et au Brasenose College d’Oxford, où il a obtenu son baccalauréat en 1832 et sa maîtrise en 1835. Il devint avocat, mais apparemment en raison de problèmes de santé, il se détourna bientôt du droit vers la science, vers laquelle il avait toujours eu un penchant. Il a rapidement acquis une réputation dans la science relativement nouvelle mais en croissance rapide de l’électrochimie, en particulier avec son développement de la cellule de Grove, une forme améliorée de cellule voltaïque qui est devenue très populaire. Il a été utilisé, par exemple, par Faraday dans ses démonstrations de conférences à la Royal Institution.

Grove est élu membre de la Royal Society en 1840 et de 1841 à 1846, il est professeur de philosophie expérimentale à la London Institution. En 1837, il avait épousé Emma Maria Powles, décédée en 1879; ils eurent deux fils et quatre filles. Afin de répondre aux besoins financiers imposés par une famille grandissante, mais sans abandonner entièrement les activités scientifiques, Grove retourna à la pratique du droit et devint conseiller de la reine en 1853. En 1856, il défend William Palmer, ” l’empoisonneur de Rugeley “, dans un célèbre procès pour meurtre. Il est devenu juge en 1871, et bien que l’on pensait que ses connaissances particulières seraient particulièrement précieuses pour juger des affaires de contrefaçon de brevets, on a constaté qu’il s’intéressait davantage au sujet du brevet, suggérant parfois des améliorations, qu’aux seuls aspects juridiques de l’affaire.

L’un des principaux défauts des premières cellules zinc-cuivre était la polarisation, due à l’accumulation d’un film de bulles d’hydrogène à la surface de la plaque de cuivre — ce film avait non seulement une résistance élevée, affaiblissant ainsi le courant, mais produisait une cem arrière. La polarisation a été surmontée dans une certaine mesure dès 1829 par Antoine-César Becquerel, qui a utilisé deux liquides séparés par une cloison poreuse. Dans la première application pratique du principe des deux liquides, imaginée par J. F. Daniell, la solution de sulfate de cuivre en contact avec la plaque de cuivre a été séparée de l’acide sulfurique contenant la plaque de zinc par de la faïence non émaillée. Cette disposition a donné une CEM raisonnablement constante d’environ 1,1 volts.1

Après avoir relaté un certain nombre d’expérimentations2 utilisant différents métaux et électrolytes ainsi que différents récipients, Grove a décrit ce qui allait devenir la forme standard de sa batterie, composée de zinc dans de l’acide sulfurique dilué et de platine dans de l’acide nitrique concentré (ou un mélange d’acides nitrique et sulfurique), donnant une cem de près de deux volts. En 1841, le platine a été remplacé par du carbone dans l’adaptation de la cellule par Bunsen.

Il est important que la pile décrite ci-dessus ne soit pas confondue avec ce que Grove a appelé sa “batterie à gaz”, qui était en fait la première pile à combustible; ses possibilités n’ont été exploitées que récemment. Dans un post-scriptum à la lettre décrivant ses premières expériences sur des cellules voltaïques, Grove a décrit comment, lorsque des tubes à essai d’hydrogène et d’oxygène étaient placés séparément sur deux bandes de platine, scellées et projetées à travers le fond d’un récipient en verre contenant de l’acide sulfurique dilué de sorte que la moitié de chaque bande était en contact avec l’acide et l’autre moitié exposée au gaz, un courant passait à travers un fil reliant les extrémités saillantes.3 Dans des expériences ultérieures, Grove a obtenu un courant puissant utilisant de l’hydrogène et du chlore, et des courants appréciables avec d’autres paires de gaz. Grove s’est rendu compte que l’énergie électrique résultait de l’énergie chimique libérée lorsque l’hydrogène et l’oxygène se combinaient et que cette énergie électrique pouvait être utilisée pour décomposer l’eau (il a en fait effectué l’électrolyse de l’eau avec le courant de sa batterie à gaz). Cette prise de conscience a stimulé des pensées qui l’engageaient depuis un certain temps: “Cette batterie établit que les gaz en se combinant et en acquérant une forme liquide développent une force suffisante pour décomposer un liquide similaire et le faire acquérir une forme gazeuse. C’est à mon avis l’effet le plus intéressant de la batterie; il présente un si bel exemple de corrélation des forces naturelles.”4

Le concept sous-jacent à cette observation a d’abord été brièvement énoncé dans une conférence donnée en janvier 1842 sur les progrès des sciences physiques depuis l’ouverture de l’Institution de Londres et a ensuite été développé dans une série de conférences données l’année suivante. La substance de ces conférences a constitué la matière du livre de Grove, On the Correlation of Physical Forces, publié pour la première fois en 1846. De nouveaux documents ont été ajoutés à chacune des cinq éditions suivantes. Le travail a été une première déclaration du principe de la conservation de l’énergie, l’un des nombreux à peu près à cette époque5.

Décrivant, en 1845, quelques expériences qu’il avait menées quatre ou cinq ans plus tôt sur la possibilité d’utiliser l’éclairage à l’arc dans les mines, Grove a affirmé que son manque de succès l’avait conduit à l’idée de sceller une hélice de fil de platine dans un récipient en verre et de l’allumer par un courant électrique; le dispositif résultant semble avoir été la forme la plus ancienne de la lampe à incandence6.

En 1846, Grove a donné la première preuve expérimentale de dissociation. Il a montré que la vapeur en contact avec un fil de platine fortement chauffé était dissociée en hydrogène et en oxygène. Il a également montré que les réactions

CO2+H2=CO+H2O

CO+H2O=CO2+H2

pouvaient avoir lieu dans les mêmes conditions. Il a estimé que le fil de platine ne faisait que rendre l’équilibre chimique instable et que les gaz se rétablissaient à un équilibre stable selon les circonstances. Entre autres observations, il a d’abord attiré l’attention sur l’aspect strié des gaz raréfiés dans les tubes à décharge.

Grove était l’un des membres originaux de la Chemical Society, et lors de la réunion du jubilé de 1891, il a déclaré: “Pour ma part, je dois dire que la science pour moi cesse généralement d’être intéressante à mesure qu’elle devient utile.”

Il y a donc peut-être une certaine ironie dans le fait qu’une grande partie de son travail a conduit à d’importantes conséquences pratiques, mais sa contribution au concept de conservation de l’énergie (pour laquelle, il est clair des préfaces aux éditions successives de son livre, il s’est senti insuffisamment crédité) a été éclipsée par le travail des autres. Membre du Conseil de la Royal Society en 1846 et 1847 et l’un de ses secrétaires les deux années suivantes, il joua un rôle de premier plan dans le mouvement de réforme de la société.7 Il a été fait chevalier en 1872.

NOTES

1. Grove a nié que les idées qui ont conduit au développement de sa cellule devaient quoi que ce soit à Daniell, un démenti qui a conduit à un échange de lettres vif entre les deux hommes: voir Philosophical Magazine, 20 (1842), 294-304: 21 (1842), 333-335, 421-422; 22 (1843), 32-35.

2. L’évolution de la cellule est décrite dans les articles énumérés dans la bibliographie. Le compte rendu complet de ses raffinements et de son mode d’action se trouve dans Philosophical Magazine, 15 (1839), 287-293.

3. Pour une explication en termes modernes et la signification contemporaine de cette expérience, voir K. R. Webb, “Sir William Robert Grove (1811-1896) et les origines de la pile à combustible”, dans Journal of the Royal Institute of Chemistry, 85 (1961), 291-293; et J. W. Gardner, Electricity Without Dynamos (Harmondsworth, 1963), pp. 42 et 49 et suivants.

4.Revue philosophique, 21 (1842), 420.

6.Revue philosophique, 27 (1845), 442-446.

7. Voir H. Lyons, The Royal Society 1660-1940 (Cambridge, 1944), pp. 259 et suiv.

BIBLIOGRAPHIE

I. Ouvrages originaux. Le seul livre de Grove porte Sur la Corrélation des Forces physiques (Londres, 1846; 6e éd., avec des réimpressions de nombreux papiers de Grove, 1874). Ses articles sont répertoriés dans le Royal Society Catalogue of Scientific Papers, III (Londres, 1869), 31-33. Les principaux articles sur la cellule de Grove sont “Sur la série Voltaïque et la combinaison de Gaz par le Platine”, dans Philosophical Magazine, 14 (1839), 127-130 (voir 129-130 pour le post-scriptum décrivant les premières expériences sur la “batterie à gaz”).; “Sur une Nouvelle combinaison Voltaïque”, ibid., 388-390; et “On a Small Voltaic Battery of Great Energy Some Observations on Voltaic Combinations and Forms of Arrangement; and on the Inactivity of a Copper Positive Electrode in Nitro-Sulphuric Acid “, ibid., 15 (1839), 287–293. Voir aussi le rapport de la neuvième réunion de la British Association for the Advancement of Science Tenue à Birmingham en août 1839 (Londres, 1840), p. 36 à 38. Les articles sur la batterie à gaz sont “Sur une batterie Voltaïque gazeuse”, dans Philosophical Magazine, 21 (1842), 417-420; et “Sur la batterie Voltaïque au gaz”, dans Philosophical Transactions of the Royal Society, 133 (1843), 91-112; 135 , (1845), 351-361.

D’autres articles mentionnés dans le texte sont “On the Application of Voltaic Ignition to Lighting Mines”, dans Philosophical Magazine, 27 (1845), 442-446 “On Certain Phenomena of Voltaic Ignition, and the Décomposition of Water Into its Constitutive Gases by Heat “, dans Philosophical Transactions of the Royal Society, 137 (1847) 1-21; et ” On the Electro-Chemical Polarity of Gases “, ibid., 142 (1852), 87-101 (la première mention de son observation des ” stries ” apparaît à la fin de cet article). Voir aussi “On the Striae Seen in the Electrical Discharge in vacuo”, dans Philosophical Magazine, 16 (1858), 18-22; et “On the Electrical Discharge and Its Stratified Appearance in Rarefied Media”, dans Proceedings of the Royal Institution of Great Britain, 3 (1858-1862), 5-10.

II. Littérature secondaire. Sur Grove et son travail, voir la courte notice nécrologique de A. Gray dans Nature, 54 (1896), 393-394; K. R. Webb, “Sir William Robert Grove (1811-1896) et les origines de la pile à combustible”, dans Journal of the Royal Institute of Chemistry, 85 (1961), 291-293; et J. G. Crowther, “William Robert Grove”, dans Statesmen of Science (Londres, 1965), pp. 77-101, qui s’intéresse principalement aux contributions de Grove aux réformes de la Royal Society.

E. L. Scott

(né à Swansea, Pays de Galles, le 11 juillet 1811; décédé à Londres, Angleterre, le 1er août 1896) électrochimie, physique Grove était le fils unique de John Grove, magistrat et lieutenant adjoint du Glamorganshire, et de son épouse, Anne Bevan. Il a fait ses études privées et au Brasenose College d’Oxford, où il a obtenu…

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