CHAPITRE IV

JLA CHALEUR.

C'est un fait admis aujourd'hui en physique que. mouvement et chaleur sont synonymes. Il est matériellement impossible de produire un mouvement sans que le résultat soit un développement de chaleur d'autant plus grande que le mouvement est accéléré ; de même toute chaleur, quelle qu'en soit la cause, laisse percevoir un mouvement atomique d'autant plus violent qu'elle est plus intense.

On a dit que la chaleur était un fluide impondérable ; mais cette expression est tout ce qu'il y a de plus faux. Le mot fluide ici n*a aucun sens précis. Comme la chaleur, le mouvement est l'agitation des atomes dans un sens donné, se communiquant de proche en proche, et dont la force est mesurée à la distance de son point de départ. Comme la chaleur le mouvement rayonne. De même que la chaleur est un obstacle à la cohésion parfaite des molécules des corps, de même le mouvement, lorsqu'il se produit, sépare les petites parties des corps sur lesquels il agit. On objecte que des chaleurs différentes peuvent être latentes dans un corps, le mouvement ne

jouissant pas de cette faculté. C'est une erreur : une chaleur n'est latente que là où un mouvement égal anime les molécules. Tout le monde peut le remarquer en constatant que le plus ou moins de' chaleur contenu dans un corps en sépare ou en rapproche les molécules au point d*en augmenter ou d'en diminuer le volume, et qu'un corps, plus.il devient dur, plus ses molécules sont voisines, plus il est tendre, plus elles sont dilatées. Si donc la chaleur était un fluide, dans un corps isolé, lors du refroidissement, que deviendrait ce fluide? Non, le mou* vement est la révélation de la chaleur, comme la chaleur est celle du mouvement. Il n'y a pas plus de chaleur sans mouvement qu'il n'y a de mouvement sans chaleur.

Pour un observateur perspicace, tout, dans la nature, donne la preuve de cette coïncidence parfaite. Les exemples abondent; il suffît de regarder autour de soi. — Si l'on frotte vivement l'un contre l'autre deux morceaux de bois plats, on finit par ébranler les molécules des deux surfaces en contact, et l'on sent, en y portant la main, qu'une certaine chaleur s'y est dévelppoée. Si l'on continue, en accélérant convenablement le mouvement, les deux surfaces ne tardent pas à s'enflammer; donc un mouvement atomique ou moléculaire très accéléré devient du feu, c'est-à-dire une chaleur telle qu'elle peut être constatée par la lumière qu'elle produit. — Si au contraire on observe une certaine quantité de bois mis en ignition dans une cheminée, par l'apport de chaleur, on voit que les parties excessivement petites

du bois s'agitent, se fendent, s'écartent les unes des autres et bondissent en tous sens. Qu'on sépare par l'imagination un centimètre carré de la masse du bois en ignition, on y remarquera que le même phénomène qu'on constate dans la masse se reproduit dans ce centimètre carré, et de même dans le millimètre carré, dans le millième de millimètre, qui, malgré son excessive petitesse, se compose encore d'un nombre immense de molécules, lesquelles molécules sont formées par une quantité d'atomes primitif» d'éther. Alors on se rendra facilement compte que la chaleur est bien réellement un mouvement atomique d'une intensité d'autant plus grande que le foyer est plus grand.

Le fait du mouvement moléculaire dans le feu est bien facile à observer la nuit, dans la flamme d'une bougie. On voit près de la mèche les molécules émanées de la cire s'agiter dans la flamme.

Tout ébranlement des molécules d'un corps est un développement de chaleur. — On est constamment forcé de graisser les moyeux des roues des wagons d'un irain de chemin de fer ; sans cela, par le mouvement si rapide auquel ces roues sont soumises, le fer de l'essieu et celui du moyeu s'échaufl'ant, se fondraient et casseraient, ou, lors des arrêts, se souderaient l'un avec l'autre, enrayant le train dans une nouvelle marche.

Toutes les fois qu'une force quelconque rompt violemment la coïncidence des molécules d'un corps, que se passe-t-il? — Prenons par exemple le forage d'un canon. On y remarque ce fait : lorsque le

Barbie du Bocage. 3

ciseau, animé par la force d'une machine à vapeur, pénètre dans le bronze, on ne peut plus loucher à ce métal sans se brûler. Qu'est-il entré dans ce bronze? Rien; et cependant les particules métalliques tombent brûlantes du centre du canon. — Pourquoi les étoiles filantes brillent-elles la nuit à nos yeux comme de vraies étoiles, sinon, parce qu'en traversant notre atmosphère, le mouvement dont elles sont animées en frottant sur Fair, les échauffe jusqu'à l'incandescence. Peut-être, la course de ces étoiles étant plus longue et plus vive, cette incandescence commence-t-elle en dehors de notre atmosphère si les atomes de l'élher sont assez denses. Dans le vide parfait, le corps en mouvement ne s'échaufferait pas parce qu'aucun frottement ne provoquerait Tanimation et Técartement de ses molécules. — Un coup frappé sur un objet quelconque entraîne, avec un mouvement des molécules de cet objet, un développement de chaleur. Un boulet de canon qui ne peut continuer à user le mouvement que lui a donné l'explosion de la poudre, c'est-àdire qui rencontre l'armature en fer d'un vaisseau, s'il ne le perce pas, retombe rouge à la mer ; car la partie du mouvement qu'il avait reçue pour parcourir son trajet, n'ayant plus à se dépenser, se change subitement par le choc en un mouvement moléculaire, en une chaleur tellement intense qu'il devient presque lumineux. — Chaleur est donc bien synonyme de mouvement,

La chaleur peut être ou ne pas être lumineuse ; c'est l'activité du mouvement des atomes compo-

sant la matière qui se communique à nos yeux lorsqu'elle est suffisamment développée. Si Ton retire du feu une barre de fer qui vient d'y être mise une minute avant, on peut constater presque avec la main que cette barre de fer est chaude ; mais on n'aperçoit en elle, à la vue, aucun changement. Les molécules de surface sont seules ébranlées et le sont fort peu ; mais qu'on laisse cette barre de fer un certain temps au centre du foyer, on pourra constater, en la retirant, qu'elle est lumineuse, parce que l'agitation des atomes s'est propagée de la surface jusqu'au centre, et qu'elle est maintenant assez active pour donner lieu à des ondes particulières qui agissent sur nos nerfs optiques. Si, au lieu d'un foyer ordinaire, on se servait d'un fourneau disposé exprès, on pourrait constater encore que l'agitation atomique augmente dans une proportion telle, qu'il se produit une séparation des molécules, qu'elles s'éloignent les unes des autres au point que ce fer, si solide tout à l'heure, coule maintenant comme un liquide ordinaire.

Une des preuves les plus saisissantes de cette synonymie se rencontre dans le fait suivant : lorsqu'on veut arriver à la vaporisation d'un liquide, on le chauffe jusqu'au degré voulu pour que cette vaporisation commence, degré qui, sous une même pression atmosphérique, est toujours le même pour un même liquide, quelle que soit la force de la chaleur employée. Si, la vaporisation commencée, on augmente l'intensité du foyer de chaleur, la

vapeur continue à se produire sans que la température du liquide s'élève. Qu'est donc devenu le supplément de chaleur émis par ce foyer depuis que le liquide a acquis le degré voulu pour la vaporisation? Il a servi à donner beaucoup plus vivement au liquide le mouvement vibratoire et l'orienlation nécessaire à la vaporisation ; d'où résulte la force vive, l'extension de la vapeur. Si, par une opération contraire, on condense la même vapeur, la force vive communiquée aux molécules pendant la vaporisation reparaît en quantité équivalente en chaleur sensible. Autrement dit, un poids donné de vapeur qui se liquéfie reproduit une quantité de chaleur rigoureusement égale à celle qui a disparu pendant la vaporisation. C'est donc bien une quantité donnée de chaleur qui s'est transformée en un mouvement moléculaire ou atomique d'autant plus intense qu'elle était plus intense elle-même; et c'est donc aussi la même quantité de chaleur qui a reparu lorsque par la liquéfaction, les molécules ont été ramenées à leur premier état de stabilité relative.

Donner aux molécules le mouvement vibratoire et l'orientation nouvelle qui causent l'expansion des vapeurs ou la dilatation des gaz, c'est le propre d'une force, de la force par excellence, dont les transformations sont représentées par tous les mouvements qui existent dans la nature ; or, cette prérogative appartient à la chaleur, forme du mouvement. Et, comme toute force peut représenter un travail, on a été conduit à la théorie si précieuse de l'équivalence mécanique de la chaleur, c'est-à-dire

d'une quantité de travail produit représentant une quantité invariable de chaleur. Mouvement est tellement synonyme de chaleur, que la mesure d'un mouvement, quel qu'il soit, donne celle de la quantité de chaleur employée à produire ce travail. Il suffit donc de constater un mouvement quelque part, pour y reconnaître la présence d'une chaleur équivalente, ou réciproquement (1).

Ce ne sont pas seulement les corps inorganiques qui nous permettent de prouver la synonymie des expressions chaleur et mouvement.

Prenez cette petite graine qui vous paraît si dure et si éminemment inerte, bien que les atomes qui la composent soient, comme ceux de tous les corps, animés d'un mouvement propre, mais imperceptible ; placez-la convenablement dans la terre, bientôt vous apercevrez une tige mince émergeant du sol,

(1) U semble qu'il y ait contradiction à admettre que mouvement et chaleur soient synonymes lorsqu'on sait que le travail de la dilatation des gaz est une des plus grandes sources de froid. Gela tient à ce qu'on ne se rend pas assez compte que le plus grand froid possible serait réalisé par l'arrêt absolu du mouvement universel; mais que ce froid, nous ne pouvons ni l'obtenir ni nous en faire une idée. Le vide qu'on produit en retirant l'air par la machine pneumatique est assez grand pour congeler l'eau ; mais ce n'est qu'un froid relatif, quelque intense qu'il soit, puisque les atomes éthérés restent sous la cloche de cette machine. Les pompes n'ont aucune action sur eux, leur ténuité étant telle qu'ils traversent les parois de la cloche, conservant leur mouvement propre qui, par rapport à l'arrêt absolu du mouvement, est encore un degré de chaleur. La dilatation des gaz ne produit donc qu'un froid relatif. En écartant les molécules les unes des autres, elle ne fait que détruire une accumulation de mouvements atomiques nécessaires pour que nous obtenions une chaleur sensible. Cette action prouve une fois de plus que chaleur et mouvement sont synonymes.

qui, à la suite du temps, deviendra une véritable plante, puis un arbuste, puis un arbre. Que s'esl-il donc passé? Il est arrivé là ce que Dieu, en créant le monde, a voulu qui soit : la graine a trouvé dans le sol une température plus élevée, plus humide et surtout plus constante qu'à Fair libre ; c'est-à-dire qu'elle a rencontré dans ce milieu un mouvement lent mais continu qui s'est communiqué à elle au travers de la pellicule qui l'enveloppe.

Ce mouvement, en pénétrant jusqu'au germe, a trouvé des molécules qui, moins denses, avaient conservé plus de liberté d'action que celles de l'enveloppe. Elles se sont mieux prêtées à ces efforts devenus bientôt, avec leur aide, irrésistibles, au point de briser cette enveloppe légèrement ligneuse elle-même et d'ouvrir un passage au germe. Libre alors, ce germe nourri par son amande, s'est fait des radicelles en bas, poussant en haut la faible lige dont un jour vous avez constaté la présence. Mais la chaleur n'a pas borné là son œuvre ; elle a produit le phénomène de l'endosmose par lequel un liquide moins dense se mêle à un liquide plus dense lorsqu'ils ne sont séparés que par une cloison perméable. Les radicelles remplies de molécules devenues par la germination relativement épaisses, poussées vers la terre par ce travail du germe, se sont recouvertes d'une pellicule légère qui sépare la matière qu'elles contiennent, des liquides moins denses alors et plus agités que le sol renferme. Ces liquides, par cela même que leurs atomes, moins serrés les uns contre les autres, sont plus libres

d'évoluer, se glissent plus facilement à travers la pellicule et viennent communiquer les composants de leur formation, c'est-à-dire les sels qu'ils tiennent en dissolution. Cette nourriture nouvelle, que seul le mouvement ou chaleur apporte, va permettre le développement de la plante. Ces liquides, à la chaleur plus grande, au mouvement plus vif, vont, par suite des mêmes phénomènes, former les cellules. Ensuite, aidés par la capillarité, ces liquides monteront de cellule en cellule jusqu'aux parties vertes de la plante. Puis, par un nouveau mouvement moléculaire ou action calorique, transformation de la chaleur solaire que la lumière active, ces liquides décomposés vont agir sur l'air qui, décomposé à son tour, abandonnera la plus grande partie de son oxygène, donnant à la sève son carbone qu'un mouvement descendant va ramener des feuilles aux racines, en laissant sur son parcours ce carbone que la sève tient en dissolution. Ce sera la partie constitutive d'une nouvelle couche ligneuse ; elle se répétera, ainsi de suite, jusqu'à ce que la petite herbe, naguère émergée du sol, devienne un arbre aux rameaux étendus.

Ainsi les phénomènes de la vie végétative prouvent également que chaleur et mouvement sont synonymes. Ils font voir que la terre couve la graine comme la poule fait de ses œufs, lui communiquant de même sa chaleur ; et que cette chaleur est le mouvement pareil à celui ascendant, puis descendant auquel notre monde doit saverteetsplendide parure.

Dans la nature, tout ce qui vit se meut plus ou

moins et vil seulement dans la proportion du mouvement qu'il a en lui ou qu'il est susceptible de développer. On a cherché bien loin pour expliquer ce que c'est que la vie; or, la vie, c'est le mouvement, mais le mouvement c'est la chaleur, donc la chaleur, c'eit la vie. Il suffit de cette simple énonciation, chaleur et mouvement sont synonymes, pour que l'imagination entrevoie des horizons immenses où les faits jusqu'ici les plus mystérieux du monde matériel viennent se dépouiller des voiles qui les dérobent à notre vue. Prenons le chef-d'œuvre de la création, prenons l'homme. Qu'est-il, sinon une agrégation d'atomes primitifs d'éther qui, groupés en molécules et animés de leur mouvement, c'està-dire de leur chaleur propre, se sont prêtés, sur l'ordre du Créateur, à des combinaisons telles, qu'ils sont devenus notre sang, notre chair, nos os? Qu'estce qui maintient, qu'est-ce qui fait progresser ce tout qui s'appelle l'homme, toutes ces combinaisons qui de l'ovule ont fait l'œuf, de l'œuf l'embryon, de l'embryon l'enfant, de l'enfant l'adulte, si ce n'est la chaleur ou le mouvement des atomes composant l'ovule, fécondé, entretenu par la part de chaleur ou de mouvement que l'alimentation apporte? Nos os, nos muscles, nos nerfs se nourrissent des éléments que charrie notre sang, parce que les molécules de ce sang sont en mouvement et que ce mouvement est sa propre chaleur. Que le sang, cet admirable voyageur dont le cœur est le port d'attache et qui traverse successivement l'aorte, les veines, les vaisseaux capillaires pour venir ensuite se re-

poser, se revivifier dans les poumons, au contact de Toxygène de Tair, vienne à s'arrêter, aussitôt le sang se coagule, tout est fini ! Cet homme admirable tout à rheure, ce chef-d'œuvre de la nature, n'est plus qu'une matière inerte ; car si le mouvement chaleur c'est la vie, l'arrêt du mouvement, le froid, c'est la mort !

Ces quelques exemples qui sont presque des lieux communs, tant ils sont connus et à la portée de tous, démontrent suffisamment que chaleur et mouvement sont bien de même nature. On pourrait multiplier ces exemples indéfiniment, tout ce qui existe se prêtant à celle démonstration; mais ce serait sans avantages, car aucun fait n'est plus probant.

Étant donc admis que tout mouvement est de la chaleur, quelle est la forme sous laquelle ce mouvement ou si l'on veut, cette chaleur, se perpétue dans l'ensemble créé ? — La mécanique prouve surabondamment que le mouvement moléculaire entraîne la chaleur. — L'ondulation ou la vibration, ne peuvent natlre et se perpétuer que par l'action d'un foyer, d'un centre d'ébranlement qui communique son mouvement au milieu dans lequel il se trouve, mouvement qui, en rayonnant sans cesse, va s' affaiblissant au fur et à mesure qu'il s'écarte du centre. — Pour la translation, par cela même qu'elle est produite en ligne droite lorsqu'elle n'est sollicitée par aucune facilité, par aucune autre force que sa force initiale, elle cesse nécessairement dans un milieu plein de matière, lorsque la force qui l'a engendrée et à laquelle elle est proportionnelle, est usée par l'obstacle

que ce milieu lui oppose. — Le mouvement rotatif peut donc seul exister perpétuellement, puisque seul il se produit dans un même point de Fespace, puisqu'il agite sur place l'atome qui est le point matériel le plus petit qu'on puisse imaginer. Ce point est forcément séparé de ses voisins par une zone de vide dans laquelle rien ne vient troubler son inertie. Le mouvement rotatif est en outre le seul, comme le démontrent encore les lois de la mécanique, qui permette le parallélisme des axes des atomes; or, ce parallélisme est la condition indispensable de la formation de la matière. Le mouvement ondulatoire et le mouvement vibratoire, étant nécessairement intermittents, laissent les axes atomiques comme ils les trouvent, puisque ces axes, après s'être inclinés, reviennent à leur position première. Quant au mouvement de translation, dans sa ligne, la place étant de suite prise par d'autres atomes, il emporte les siens sans changer leurs positions propres ou réciproques. Le mouvement rotatif est donc la grande force latente ou la chaleur latente, instrument principal de la création dans les mains de Dieu !