CHAPITRE II

L'ÉNERGIE T. — États de l'Énergie.

I. DÉFINITION DE l'Energie. — L'énergie est la capacité d'exécuter un travail; sa manifestation est le mouvement.

Jusqu'au milieu du xix^ siècle, on s'était servi du mot force; mais la multiplicité des sens divers don nés au mot force était devenue dans le langage une cause d'obscurité et de confusion; on sentit le besoin de lui substituer une expression dont l'acception restât nette et claire. C'est le physicien anglais Ran- Idne qui vers 1860 fit prévaloir le mot énergie. Du reste, Leibniz avait employé le mot énergie dans le même sens.

La distinction établie par Aristote entre la puissance et l'acte, ou mieux entre être en puissance et être en acte, domine la physique aussi bien que la métaphysique.

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Quand les conditions capables d'exécuter un travail sont en réserve, l'énergie est dite potentielle.

Quand le travail s'exécute, l'énergie n'est plus en puissance, elle est en action; l'énergie est dite ac^w^/?^.

II. Mouvement des molécules intégrantes des corps MATÉRIELS. — Lcs corps matériels sont considérés comme composés de particules aussi menues que l'on voudra, auxquelles on est convenu de donner le nom d'atomes. La jonction ou la combinaison de deux atomes a reçu le nom de molécule; une molécule est donc un système d'atomes.

Les atomes et les molécules sont animés de deux mouvements, l'un de translation, l'autre de rotation autour d'un axe.

10 Dans les gaz, les molécules, en agitation continuelle, ont simultanément un mouvement de translation rectiligne et un mouvement de rotation très rapide autour d'un axe; elles sont dans une indépendance complète V une de Vanlre,

2o Dans les liquides, la mobilité des molécules est restreinte par le voisinage des autres molécules; l'axe de rotation n'est pas stable; les mouvements semblent bornés à des excursions oscillatoires de grandeur variable; les molécules sont dans une certaine dépendance l'une de l'autre.

2^ Dans les solides, les molécules sont très rapprachées; elles sont orientées régutièrement selon une structure ou un système cristallin déterminés. Comme les mouvements sont gênés par le voisinage contigu des autres molécules, ces mouvements se réduisent à

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de faibles oscillations: il n'y a plus de translation, parce que la translation est devenue impossible dans l'intérieur d'une masse compacte; il ny a plus de rotation ; les molécules sont dans une étroite dépendance l'une de l'autre.

La chaleur est le mouvement intérieur qui agite les molécules composantes d'un tout. Le mouvement calorifique est un mouvement d'oscillation. Lorsqu'un corps entre en fusion, le mouvement d'oscillation des molécules devient un mouvement de rotation.

Dans le langage ordinaire, on donne au mot mouvement le sens restreint de mouvement extérieur de la masse totale du corps, soit que le tout du corps se déplace dans l'espace, soit qu'il accomplisse un travail mécanique extérieur. Il est évident qu'un mouvement, qu'il soit extérieur ou intérieur, ne cesse pas d'être un mouvement. La chaleur, étant un certain mouvement des molécules d'un corps, est donc un vrai mouvement, au même titre que la translation ou que le travail mécanique du corps total.

IL — Éternité de TÉnergie.

L Le mouvement est partout, le repos absolu xest NULLE PART. — Par mouvement il faut entendre non seulement le mouvement visible des masses totales, mais encore le mouvement des molécules composantes de ces masses; ce mouvement, qui jusqu'à présent échappe a nos yeux ainsi qu'à nos instruments, est

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mis hors de doute par les vérifications expérimentales.

L'équilibre n'est pas le repos. Lorsqu'un corps est sollicité par deux forces égales et contraires, ce corps est en équilibre; le repos d'un corps en équilibre est une illusion d'optique.

Un objet qui ne serait sollicité par aucune force serait en repos absolu. Or il n est pas dans 1 univers un seul corps qui soit dans un tel cas; non seulement le repos absolu n'existe pas, mais il est impossible qu'il existe. Ce que la multitude prend pour le repos est simplement un rapport d'équidistauce entre les masses totales de deux ou plusieurs objets. Prenons pour exemple ce qui, aux yeux de la foule, est le type du repos absolu, à savoir, un caillou; par l'énumération des forces qui sollicitent ce caillou, on va voir quelle est l'énormité de l'erreur populaire.

1» Le caillou est entraîné par la terre dans son mouvement de translation autour du soleil, c'est-àdire que ce caillou qu'on prétend être en repos absolu accomplit, en une année, un voyage d'environ 230 millions de lieues;

2o II est entraîné par la, terre dans son mouvement de rotation diurne, c'est-à-dire que notre caillou, tout en voyageant dans l'espace céleste, exécute, chaque jour, une pirouette de 9 000 lieues de circonférence;

30 Le caillou est attiré vers le centre de la terre par la gravitation ; l'intensité de l'attraction est exprimée par le poids même du caillou; notre caillou, par hypothèse, est situé à Paris; il pèse un kilo-

LA CAUSE PREMIÈRE

gramme; il s'ensuit qu'il est tiré de haut en bas par une force équivalant à un kilogramme;

40 Le caillou est le résultat de la combinaison d'atomes d'oxygène avec les atomes du silicium; chaque combinaison atomique forme une molécule. Or toute combinaison est un mouvement attractif (affinité) ; celte attraction se mesure par la quantité de chaleur dégagée ou absorbée; il s'ensuit que non seulement la masse totale du caillou, mais encore les éléments de chacune des molécules sont sollicités par ce genre d'attraction chimique qu'on appelle affinité;

5*^ Eq outre, les molécules s'attirent réciproquement entre elles et se font équilibre; cette attraction physique moléculaire s'appelle cohésion ; on la mesure et on l'exprime en poids (poids d'arrachement);

6° xVppliqué à un thermomètre, notre caillou fait descendre ou monter la colonne liquide d'un certain nombre de degrés : en général, la température du caillou est voisine de celle de Tair ambiant; notre caillou possède donc une certaine chaleur. Or qu'estce que la chaleur? C'est un mouvement osciliatoire des molécules composantes; les molécules du caillou éprouvent donc un mouvement d'oscillation;

70 Enfm, le caillou subit le choc des ondulations aériennes et des ondulations éthérées. Si faibles que l'imagination puisse se représenter ces dernières, elles existent cependant ; comme le dit M. Faye, n'y eût-il que les ondulations éthérées, cela empêcherait à jamais que tout mouvement s'éteignît.

Par cet exemple du caillou, lequel apparaissait

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comme le type même du repos absolu, on voit à combien de mouvements divers sont en proie tous les corps sans exception, soit dans les masses totales, soit dans leurs molécules composantes. Il est donc démontré expérimentalement que dans l'univers le mouvement est partout, et le repos absolu nulle part.

II. Le mouvement ne peut être anéanti ni gréé ; il ne SUBIT que des transformations. — Dans tous les phénomènes physiques qui se passent sous nos yeux, les mouvements semblent s'annihiler, mais ce n'est qu'en apparence; en réalité, ils ne sont que transformés. La démonstration de ce fait capital est l'objet de la physique de l'énergie connue sous le nom de thermodynamique. On peut résumer brièvement les faits acquis, de la manière suivante :

10 Le mouvement, visible des masses totales (changement de position- dans l'espace) peut se transformer en un mouvement invisible des molécules: cette transformation est décelée et mesurée par la chaleur qui se dégage :

2° A son tour, la chaleur, manifestation du mouvement invisible des molécules, peut se transformer en une quantité équivalente du mouvement visible des masses; on a mesuré cette transformation ; la mesure déterminée est connue sous le nom d'équivalent mécanique delà chaleur ;

30 A travers ces transformations équivalentes, la quantité totale de l'énergie reste constante, ainsi que le démontrent tous les faits de la mécanique et toutes les réactions de la chimie.

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Le mouvement visible et le mouvement invisible peuvent se transformer en électricité, en magnétisme, en lumière, et réciproquement. Il est même certain que toutes ces formes de l'énergie sont inséparables; Tune ne peut apparaître sans que les autres n'apparaissent également, à un degré aussi faible qu'on voudra, mais elles apparaissent. Si nous ne les voyons pas toutes, si l'une d'elles seulement frappe nos regards à cause de son intensité majeure, c'est à la faiblesse de la vue humaine et des sens humains qu'il faut nous en prendre, et non à l'absence des phénomènes.

11 est donc prouvé expérimentalement que le mouvement ne peut être anéanti; il ne fait que se transformer.

50 « Le mouvement ne naît de rien, dit le Père Seccbi, il résulte toujours d'un autre mouvement. Il est absurde d'admettre que le mouvement dans la nature brute puisse avoir d'autre origine que le mouvement lui-même. » Si, en effet, le mouvement, manifestation de l'énergie, pouvait être créé, la quantité de l'énergie totale ne serait pas constante; elle pourrait subir un accroissement; or il est démontré expérimentalement que la quantité de l'énergie est constante.

Enfm, en vertu du célèbre théorème mécanique du système fermé, il est impossible que la quantité de l'énergie totale puisse varier en plus ou en moins. Or l'univers considéré dans son tout est un système nécessairement fermé; il ne peut rien recevoir du dehors puisqu'en dehors de lui il n'y a rien ; il s'ensuit

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que rénergie totale de l'univers est une quantité constante. Toutes les variations partielles qui se font dans son sein se compensent mutuellement ; la quantité totale de l'énergie ne peut subir ni gain ni perte ; elle a été toujours la même, elle est et sera toujours la même : l'univers est un système fermé.

L'énergie est une quantité constante, elle n'a pu être créée, elle ne peut être anéantie ; elle passe seulement par des transformations. A ce fait on a donné le nom assez impropre, mais consacré par l'usage, de Loi delà conservation de rénergie.

Cette loi capitale est due, pour la conception, à Jules Robert Mayer, médecin d'Heilbronn (Wurtemberg), et, pour la démonstration expérimentale, au physicien anglais Joule.

L'instrument de mesure de l'énergie est le calorimètre.

Comme en métaphys ique on appelle éternel ce qui ne peut être ni créé ni anéanti, Texpression exacte est Loi de Véternité de l'énergie.