KO

Etain. . . .

i sept ont «le» équivalents qui sont des multiples «le la I moitié de l'équivalent do Pliydro^èue :

• Chlore . ... 35,5 Nickel .... 29,5

Magnésium . 42,3 Cobalt .... 29,5

Manganèse . . 27,5 Plouib .... 403, o

ltaryum . . . 58,5

trois ont «les équivalents qui sont des multiples du quart de l’équivoleut de l'hydrogène ;

Aluminium 4 3,75

Strontium . ..... 43,73

Zinc • 32,75

Pans chacune do ces séries, les résultats individuels Font en général si rapprochés de la moyenne admise dans le tableau précédent, qu'on no peut pas faire passer un des corps qu'il comprend d'une série à l'autre sans s’écarter considérablement de l’oxjiérience.

Plus on 'multiplie les épreuves, plus au contraire le chiffre moyen s’en trouve confirmé.

Parmi les comparaison* que ces résultats permettent do faire, on remarquera la avivante :

Azote. ... 14 Arsenic. ... 75

Fluor. ... 49 Rrôme ... HH

Phosphore. . 31 Antimoine. . 422

Chlore . . . 33,3 Iode 4 27

On voit qu’en ajoutant 408 h l'azote on obtient l'équivalent de l'antimoine, de môme qu'en ajoutant 4 OH au fluor on obtient l'équivalent de l'iode ;

Qu’en ajoutant 51 à l'équivalent de l'azote ou obtient celui de l'arsenic, de même qn'en ajoutant 51 h celui du fluor on obtient celui du brûmc ;

Qu'cn un mot, ces huit équivalents peuvent être placés sur deux droites parallèles, les ordonnées de ln famille de l'azote, étant prolongées d'une quantité égalo à 5. venant rencontrer la droite où sont placés les équivalents de la fiundle du .fluor, sauf le phosphore et le chlore, «jui «ont séparés par 4,5 seulement au lieu de l’être pair 5.

Tous les essais qui ont été tentés pour découvrir quelque cause d’erreur «buis la détermination do l'équivalent de phosphore n'ont en d'autre résultat que do confirmer 1 équivalent de M. Schrotter, c’est-à-dire 31.

On comprendra que ces résultats donnent lieu pour la classification des métaux à les ranger dans une table n lieux entrées par séries assujetties à un double puraU lélisnie, ce qui donne satisfaction d’ailleurs aux diverses analogies qui les unissent entre eux

En effet, tout en les rangeant par familles naturelles, chacun d'eux se trouve placé à proximité de deux corps appartenant » deux familles voisines et rangés sur les deux droites les plus rapprochées de celle sur laquelle se trouve le métal pris pour terme de comparaison.

La théorie do Carnot, exposée par nous à l’article Ca- I.OK1K, était un progrès important, un complément utile des travaux antérieurs ; toutefois elle était insuffisante lorsqu’il s'agissait des phénomènes de détente, la grande amélioration que la machine à vapeur a reçue de nos jours ; clic s’inspirait évidemment de la machine de Watt, fonctionnant surtout par l’effet du vide *In condenseur. Aussi n'a-t-ello pu empêcher S. Carnot luimême de formuler quelques -conséqucnc.s erronées, malgré l’admirable perspicacité qui lui avait fait voir partie de la vérité bien avant ses contemporains.

C'est à satisfaire i» ce que cette théorio offre d' iu suffisant, r'est à la compléter, que doivent aboutir les travaux qui, a bien ju-te raison, passionnent en ce moment nom • bre de physiciens : car bien dos efforts convergent pour l'établissement d'une théorie qui, tout le fait espérer, sera un des plus beaux progrès que lu science ait accomplis depuis longtemps.

Déterminer avec qqelquo exactitude l’équivalent mécanique de la chaleur (nous allons voir bientôt le sens

de cette expression, qui dans le* idées de Carnot répondrait nu maximum théorique do travail de l'unité de chaleur), et relier entre eux, s’il est possible, les divers coefficients qui se rapportent aux modes d’action «le la chaleur sur les corps, coefficients qui ont évidemment des relations mutuelles, puisqu'ils résultent do la nature intime d’un même corps : tels sont le» progrès à accomplir aujourd'hui.

Exposons d'abord en quoi consiste la nouvelle théor io.

Nous avons dit comment M. Poncelet déduisait le principe fondamental du bon emploi de la chaleur, do la conception du calorique comme fluide parfaitement éla-ttqne , sans inertie ni pesanteur, qui n'est plus admissible. En effet, elle a contre elle une curieuse expérience de Ilumphry Davy, qui, étant parvenu à fondre deux morceaux de glace en les frottant l'un contre l'autre (sans communication d’uucuno chaleur extérieure), en avait tiré cette conclusion que : Le» phénomènes de répulsion ne dépendent nullement de l'existence d'un fluide élastique particulier, en d’autres termes, le calorique n’existe pas et la chaleur consiste en un certain mouvement de» particules des corps

C'est en partant du phénomène du dégagement de la chaleur par le frottement, qu’un savant physicien allemand, M. .1 -N. Mayer d’Helbroori, qui »'est livré lo premier a de curieuses études philosophique» »ur cette question, b eu ta liardiosae d'en tirer le principe do la théorie mécanique de lu chaleur.

Puisque le frottement anéantit lo travail, et qu’il fait apparaître du calorique, il faut bien qu'il y ait irant- (or mai ion de l’un en l’autre : autrement, il y aurait en même temps effet sans cause et cause sans effet. Il donna le nom d'équivalent mécanique de lu chaleur au travail mécanique correspondant il la semblable transformation d'une calorie eu travail ; et dès 4H42, par uno détermination indirecte, non fondée sur des expériences spéciales, il avait cru pouvoir indiquer le chiffre 363 pour la valeur do l'équivalent mécanique de la chaleur, c’cst-à-dirc énoucer que le maximum théorique •le travail que peut engendrer uno calorie est de 363 kilogrammètres.

Nous avons montré dans l'Introduction que le principe de l'équivalent du travail mécnniquo et de la chaleur n’était qu’une conséquence directe d'un prineipo supérieur et incontestable, celui de la permanence des puissances naturelle» dont les manifestations seules varient suivant la loi nécessaire d’équivalence. Nous n y reviendrons pas ici.

M. Joule, savant physicien anglais, a cherché à contrôler par une expérience directe la nouvelle théorie, en ayant pour cela recours a la compression de* guz.

Tandis que , dans l’ancienne théorie , on admet qu'un gaz dilaté renferme plu» de chaleur que le mémo ^az réduit à un moindre volume, dans l’hypothèse où l'on admet l’existence do l'équivalent mécanique le* choses SC passent tout autrement : la quantité de chaleur contenue dan» un gaz ne dépend plu* que de *a température et de l'espèce «le matière «lont il est formé. Quant au ealoriquo qui bc dégage pendant la compression, il résulte de la transformation «lu travail extérieur qu’il n fallu déposer; réciproquement , le froid pro«luit par la dilatation n'indique pas que la chaleur | »o soit réfugiée ou cnchéo dans l’intérieur du gaz j ! mais qu’elle s'e»t échappée sous forme de travail restitué, et pour prouver qu’en cflet les changements de volume sont pour rien dans ces évolutions de chaleur, il suffisait d'imaginer un moyeu de provoquer de pareils changements sans complication d’un travail quelconque. Voièi l'expérience par laquelle M. Joule a réalisé ce* données; elle est d’une simplicité qui ajoute ! encore à sa valeur et à son importance. Elle consiste I à placer dans un mémo calorimètre deux récipient» I de mC'inc capacité , à parois inextensible* , et qui

«'«nfunr.uiqnent ensoniVfc par un tube à robinet; «Ion.* l'un on a luit le vide, et dans l'autre on a refoulé l’u-r h ?î atmosphère»; l'ouverture dit robinet, en permettant a tin moment donné In libre circulation entre les deux vase», détermine l'expansion dn gnz dan* un espace double. Le thermomètre ne boug«3 pa». lut température s’eat bien abaissée dan* le premier récipieht en mémo temps qu’elle s’élevait dan» le second, ainsi que M. Joule l'n constaté directement : mais il y a eu compensation exacte ; et l'expérience étant faite dan» un calorimètre, il n'y n ni dégngernenr, ni consommation de chalenr. C*H une confirmation précise et directe de In nouvelle théorie.

Il faut bien remarquer que la notion de transformation de clialcnr en travail n'infirme nullement le» prinpales déductions tirée* des principe* do S. Çarnot ; elle complète, an contraire, s-on œuvre, et permet de remplacer la purtie défectueuse qui y subsistait encore par quelque chose de trè»-sati»fn!*ant.

Remntquons, en effet, que les propositions fondamentale» de S. Carnot dépendent uniquement de- rapport entre la chaleur et les pressions, et nullement de êc que devient la chaleur. 11 importe peu que de sensible elle devienne latente ou qu’elle disparaisse par »n t ran. -format ion en travail ; cela ne change rien aux conséquence».

La conclu -ion principale du truvr.il do Carnot est mémo uno conséquence forcée du principe d’équivnlcnco des transformation* du travail et «le la chaleur. C’est ainsi que M. Crove, dans son ouvrage [Corrélation drs forets physiques) l'établit par un raisonnement inspiré par relui cio S. Carnot, réduit au dernier degré de simplicité :

« On no peut pn», dit-il, en changeant le mode d'application mécanique de la chaleur, ou la matière par l'intermédiaire de laquelle on lu fait agir, faire produire par une source donnée plus de chaleur qu’elle n*en possède originairement. Or, en admettant que la chai cur est convertie tout entière eu puissaure mécanique, s'il pouvait y avoir, dans un eus, surplu* de puissance, ce surplus do puistunre étant converti à son tour eu surplus de chaleur, i! y aurait création de força, l'ar une rui-on analogue, il n’y aurait pas non plus déficit de puissance , parce quo ce déficit correspondrait h un anéantissement de force. »

<% raisonnement do M. Grevé, fondé toujours surin démonstration par l'absurde, sur L'impossibilité du mouvement perpétuel, de la rréation de force de rira, fixe bien le principe fondamental, mais ne fait pus bien apprécier les conséquences importantes pour la théorie d« la machine i» vapeur que S. Carnot a su en déduire.

En résumé, grâce aux recherches intéressantes «le S. Curoot d’imo part, et do MM. Mayer et Joule de l'autre, ht théorie dynamique «le la chaleur peut être considérée comme rcposuui sur deux profitions fondamentale» :

Proposition du S. Carnot. — On obtient tout le Irarail mécanique que lient produire la chaleur, si celleci rrt entièrement employée à produire des chanqeinents de ro/ume ou, ce qui est la même chose, si on ne met jamais en contact des corps de température differente. Ce ma i itnum théorique appartient ù la chaleur seule et est indéjtendaul de la uat me du corps échauffé.

Proposition Mayer et Joule. — Le irarail mécanique jteut se transformer en chaleur, et inversement la chaleur en Irarail mécanique. Cette transformation s'o]ière dans un rapport fixé par l'équivalent mécanique de la chaleur.

L'équivalent mécanique de la chaleur ( appelé ci-dessus marimum tluorique ! est, pour une calorie, un certain nombre E de lüoy ram mètres tfuc peut produire cette tvlo-

Equivalent i»e la chaleur.

ise.et, réciproquement, un travail mécanique de E kilo* •jr.imm, tris peut, théoriquement, produire une calorie.

La détermination exacte «le l'équivalent mécanique «lo la chaleur est donc le point de déport essentiel do toute application de la s«.*icnce.

8 l,r- Détermination i>r l'équivalent mécanique

DE LA CHALEPK PAR LA MESl'Ui DU TRAVAIL EN- GENDRE PAR UNE CALORIE.

Obsécrations préliminaires — Pour déterminer l’équivalent mécanique de la rholenr par le travail qu'elle engendre, je chercherai la valeur qui j«Mit être calculée pour les diverses formes quo peut prendre In matière, d'après les donnée» expérimentale* acquise» ù la science et les expérience» qui ont été faites. De tcus ces résultat», il nous. sent permis, nous croyons, de conclure une valeur approchée, qui ne pourra être quo peu modifiée par «le» expérience» ultérieure».

Mais avant «le passer aux déterminations que semblent remire possible* les données physiques que l’on possède sur le-» gaz, le* solide», !«•» liquide», les vapeur», il importe de faire une remarque essentielle.

L'équivalent mécanique ne peut être «léterminé quo si on tient compte de tout le travail delà chaleur, de In totalité de* actions tant intérieures qu'extérieures qu’elle produit sur le* corps. Les actions intérieure* sont celles qui sont équilibrées par l’attraction que le» molécules des corps exercent le» Unes snr le» autres, dont l’intervention proiluit en effet de la chaleur. î?ans l’analyser, on peut établir comme conséquence nécessaire de la nature de ces actions intérieure» et «lo l'attraction moléculaire, que, si un corps, en partnnt d’un certain état init'nl et en parcourant «ne certaine série «le modification», revient fi son état primitif, le» quantité» de travail intérieur, corrcsp«»ndnnt aux fîircos moléculaires équilibrées par la chaleur, sont entièrement restituée* par le travail «lgal de celles-ci lor»quo lo corps revient à son étnt primitif.

Dan» les solides, les molécule» étant réunies par «les forces attractive* que révèle leur cohésion, leur rén*tnncc à la rupture, l'action «le la chaleur qni dilate les solides est «le détruire le travail de ce* force*. Uno grande part du travail delà clmleur se passe en action» intérieure», et, par lo refroidissement, le» force» attractives répara is»nnt pourraient communiquer cotte part du travail produit par la chaleur. Si le» mouvement» moléculaires venaient agir sur «le» système.» faisant naître une traction lors du refroidissement, on pourrait théoriquement obtenir quelque» nction6 extérieure» Utile», et combiner «le» machine* «lont la possibilité pratique c>t douteuse.

Le» actions extérieures sont celle» qui ne s’annnlcnt pas par «le» action» moléculaire» de sens contraire. Ainsi les gaz étant formé» «le molécules qui exercent une pression sur le» parai» des vases qui les renferment, l'effet de la clmleur no pourra être «pie d’nccroitre cette pre*»ion lorsque la température augmente; aussi le refroidissement ne pourra faire naître des actions Inverses de» première». Dans re cas, lo travail «le la chaleur ne donnera lieu qu’a des action* extérieure* facilement utilisables qui c«irrespondront au travail de presque toute la chaleur employée; rclles-ci entraîneront fi de» consommation* de la totalité do la chaleur son* forme «le travail mécuniipic, si on poursuit l'action «le manière h produire une dilatation suffisante.

Dana les liquide», les «leux genre» d'effet* se trouvent réunis. I.a chaleur servant ù échauffer un liquide ne produit qu'une action minime de dilatation ; mais appliquée en quantité suffisante elle fait naître un travail considérable et le réduit en vapeur. C’est la la différence qui existe entre «le l’eau à 400° et de la vapeur d'eau à 100”, et qni correspond k une grande qnan • tité de chaleur, comme k nne grande «(ufliitité de trn-

vail, sans changement de pression ni de température. Noua ne reviendrons pas ici sur cotte question du changement d'état des corps par l'action de la chaleur, que noua avons étudiée à chaleur latente, dans le cas où sc manifeste du lu munière la plus claire la transformation de la chaleur en travail mécanique.

Pour bien préciser les notions qui précédent et qui, à cause de leur nouveauté, «ont a»scz délicates, nous y reviendrons encore en quelques mots.

La propriété reconnue plus haut anx actions intérieures fournit lu moyen de distinguer les actions intérieures des actions extérieures, dans les circonstances où il pourrait y nxoir doute. Une action est intérieure lorsque le refroidissement produit un effet inverse de celui engendré par l'échauffcment ; l’action est extérieure lorsqu’il n’en est pas ainsi. En examinant les deux cas les plus saillants, nous dirons :

L'action du pairage de la chaleur à travers un gaz permanent est en totalité extérieure ; car lorsque celui-ci se refroidit, il n’éprouve par lui-même aucun changement de volume ; il remplit toujours tout l'espace dans lequel il est renfermé. Il n'y a pas d’effet moléculaire inverse de celui produit par la chaleur.

L'action du passage de la chaleur à travers un solide est de sa nature presque en totalité intérieure ; car, par le refroidissement, il se fait une contraction précisément égale à la dilatation qu’avait produite réchauffement, et l’écartement moléculaire ayant consommé de la chaleur, lo rapprochement moléculaire, source d'actions énergiques, la restituo.

g II. MESURE DU TRAVAIL MECANIQUE PRODUIT PAR

l'action de la chaleur.