partie annulaire et d’une partie centrale en tube cylindrique. J

E coussinet en bronze f alliage de huit parties de cuivre et une d'étain), parfaitement poli et ajusté sur le tambour T, dont il embrasse la demi-circonférence; dans son épaisseur est pratiquée une cavité où se loge exactement le réservoir d’un thermomètre.

LL’ est un levier en chêne de d’équarrissage,

appuyant sur les brides du coussinet par deux petits supports m, m’, vissés à leur partie inférieure sur ces brides ou robords.

Aux deux extrémités de ce levier sont solidement fixés des appendices I, V en éqnerre, munis chacun d’un crochet à la partie inférieure. A l’un de ces appendices est suspendn un contre-poids en plomb M’t fixé à une tige lougue et légère, dont le plan supérieur passe par l’axe du tambour. Un repère indique quand le levier LL’ est horizontal . A l nutre appendice est suspendu un platean PP, sur lequel est posée mie masse de plomb M, faisant équilibre à M’. Cette disposition a pour effet d’amener le centre de gravité du système en dessous de l’axo du tainl>our, de façon que la balance ne soit pas folle.

Le coussinet, le levier et tons les accessoires, y compris les masses M, M’, pèsent ensemble 50 kilog.

La distance horizontale do l'uxo du tambour à la verticale passant par le point de suspension du plateau, lorsque le levier est horizontal, est de Om.ÎjGî.

N’, est un pied fixé au sol, et ouvert on pince de manière h limiter les écarts du levier LL* de la position horizontale.

I-e mouvement du tambour est accéléré ou ralenti tu moyen de deux cônes parallèles liés par une courroio, et dont l’un reçoit son mouvement do moteur et l’autre le communique à la poulie H calée sur l’arbre FF.

Au moyen d’un petit tuyau introduit par l’espace annulaire le la face antérieure du tam- “ Dour, on peut faire passer dan»

celui-ci un courant d’eau froide ou chaude, qui vient tomber dans la petite caisse en bois r, ou se trouve un thermomètre t , et qui est munie d’un robinet i Deux ouvertures sont ménagée» dans les parois verticales do la caisse, et sont juste assez grandes pour laisser passer la partie tubulaire et l'arbre en fer FF.

Ou voit que par cette disposition, qui rappelle le frein de Prony, M. Iliru enregistre, par simple lecture des poids qu’il faut ajouter pour l’équilibre au poids M lors du mouvement do tambour, le travail consommé par le frottement pour un grand nombre de tours.

Scs expériences sur le graissage produisant des quantités do chaleur très- no tables, il a été conduit à chercher s’il existait un rapport constant ou Tariable entre le travail résistant du frottement mesuré au moyen de la balance et la chaleur développée par le frottement qu’il pouvait mesurer par l’échauffcraunt de l’eau qu’il faisait passer dans le tambour. Rechercher la valeur de co rapport constant on variable, n’est pas autre chose que déterminer ce que nous appelons l'équivalent mécanique de la chaleur.

Ces expériences fort délicates, comme on peut le

pressentir, en ce qui concerne la mesure de la quantité

de chaleur développée, ont cependant conduit 1 auteur à la conclusion suivante :

■ Jji quantité absolue de chaleur développée par le frottement médiat est directement et uniquement proportionnelle au travail mécanique du frottement. Le rapport entre cette qualité de chaleur exprimée en ra- . lonet et le travail mécanique du frottement exprimé en kilogrammes élevés à 4 mètre de hauteur est a peu près égal à 0,(1027, quelle» que soient la vitosae et la tempéra turc des corps frottants et In substance lubrifiante. Kn d autres termes, le frottement donne lieu, dans tous les co*, à un dégagement de chaleur capable d'élever d'uu degré centigrude la température d autant de kilogrammes d'eau liquide que le travail mécanique de ce frottement mesuré h la balnnce contient de fois 370 kilogrammes élevés à 4 mètre de hauteur verticale. •

Après avoir décrit des expérience* très-variées, qui l’ont conduit à retrouver constamment ce résultat, l'auteur ajoute :

« Ce rapport 0,0027 rie s’applique qu'au cas où le frottement ne produit aucune altération ni Jatu la ma titre lubrifiante, ni dans l’état des surfaces frottantes. Lorsque le coussinet et lu tambour étaut séchés ot lubrifiés par l’air, il y tombait des poussière*, etc. , ou bien, tonique, étant graissés, l' hurle contenait des impuretés solides ( poussière, plâtre, etc. ) , le rapport de la chaleur développée au travail absorbé changeait complètement et devenait beauco'ip plus grand que 0,0027, surtout lorsque l'appareil marchait à sec et s'usait par places. »

Cette Seconde partie des expériences de M. Him, qui le menait à des résultats qui lui parafaient devoir être erronés parce qu'ils s'écartaient de» chiffres admis, pendant lesquelles se produisaient de» grippement», des effets de désagrégation partielle plus ou moins considérables, mélangés dans uno proportion variable avec Iqs effets de simple frottement , ne lui a pas donné et ne pouvait donner des résultat* d'une netteté comparable à la première, mais a mis hors de doute l'infériorité parfaitement certaine de l'équivalent de la chaleur, qui aérait déterminé per les frottements immédiats des corps solides, accompagné» d’usure, sur celle obtenue à l’aide do frottements médiats , avec l’interposition de corps lubrifiants.

Les chiffres les plus probables de cette série correspondent aux cas où le» poids placés sur la balance ont été un peu notables, le frottement immédiat avant alors une certaine régularité, et de» secousses, des entraînements ne rendant pus les observations presue impossibles Les chiffre» que trouve M. Uim pour es polus de 408' et de 80Sr sont 0,007 et 0,008, correspondant aux valeurs 4 25 et 1 45 de l'équivalent mécanique, mais avec peu de concordance dans le* résultats. Toutefois ils démontrent encore uno fois combien lu chiffre 430 est exagéré.

Ainsi donc, si la netteté des chiffre* de la première partie des expériences de M. Hirn semble donner assez do valeur à sa détermination et confirmer le chiffre do M. Joule, la «ulte de ces expériences fort multipliées prouve tout le contraire.

Tandis que le* chiffres conservent une grande régularité tant qu'il s'agit d’huile», de matière* lubrifiantes, il» deviennent tellement différents lorsqu'il s’agit de frottement* produit:» dans d'autres condition», de frottements avec usure notamment, que, malgré son désir évident de retrouver le chiffre que ses première» déterminations lui faisaient considérer comme exact , en présence de chiffres bien moindres, il est forcé de conclure que l’équivalent mécanique de la chaleur n’est sans doute pas un nombre constant. Nul besoin, lorsque la cause du phénomène cet aussi simple que nous l'avons dit, de discuter une coaclnvion si peu probable,

qni serait 1» négation de la loi de Mayer, et se rapprocherait de la conception de la multiplication de la chaleur on dn travail, si, appliquant le travail à un certain corps pour Ini faire produire de la chaleur, il était possible, en appliquant le travail qu’elle peut produire à un autre corps, de retrouver une quantité de chaleur plus grande que In chaleur initiale. Il faut nécessairement admettre, d’après cela, que dans ces expériences le chiffre le plu* faible trouvé dans un ca* est le plus* voisin du chiffre exact. #

Il n’est donc pu* douteux que l'expérimentation du I frottement, dans les conditions dans lesquelles il est I produit dans le* expériences de M. Hirn sur le* huiles, conduit ù une voleur trop forte do l’équivalent mécanique de la chaleur.

11 est très-certain qu’il n'est pas de circonstance plus défavorable pour mesurer la quantité de chaleur dégagée par un travail mécanique que le frottement, avec intervention de liquides, de substances lubrifiantes interposées entre des surface* parfaitement dressée*. Kn effet, ce* substances ont pour effet de réduire à trèspeu de chose le frottement, de remplacer l'usure pouvant kc produire entre des surface» de contact (et dégager de suite, par l'effetde la désagrégation moléculaire, un effet calorique proportionnel au travail), par le roulement de sphères liquides qni n 'adhèrent «pie par la force minime qni les réunit par leur viscosité. Aussi voit-on jju’il faut, dans l’appareil de M. Hirn, prolonger les expériences dont nous venons de parler, faire faire au tambour quinze cents ou deux mille tours pour rendre le nombre de calorie* appréciable.

Ce roulement des molécules liquides, qui avait été l’objet de l'expérimentation do M. Joule, c'est essentiellement l’action moléculaire la moins énergique qu’il soit possible d'imnginer, et par suite celle qui exige le plus grand développement de force motrice ponr produire un effet calorifique. Rien d’étonnant k ce que la perte due aux vibrations de» supports et aux communications avec le sol, au dégagement notamment do l’électricité sûrement engendrée bien que disparue aussitôt, s’écoulant k travers 1«6 corps conducteur» qui servent do supports, que les mouvement* de l’air pour «les rotations de 45 à 90 tours par seconde réduisent l'effet utile de transformation du trarait en chaleur, a 30 on 33 p. 400 dn travail mécanique dépensé.

Le frottement des corps solides entre eux parait, nu contraire, donner de9 chiffres inférieurs a ceux déterminé* par cx|*érimentation but le» fluide» et plus voisins de la vérité. Ce résultat n’avait pas échappé* k Rumford, qni a fait le premier de» expériences sur la production de la chaleur par le frottement et qui avait parfaitement reconnu que ce n’était qu’autant qu'il y avait grippement, usure du métal, que la production de la chaleur était notable, comme le pronve l’expérience des axes de rotation. 11 obtint ainsi de grande* quantités de chaleur son» pouvoir détcrmine.r tous les élément» de la question. Mai» n’est -il pas un procédé plu* sûr que celui de* frottement*, «le* grippements irréguliers entre de* surfaces do corj*s solide»? C*e»t ce qu’il nous reste à examiner; c’est sur ce point qu’ont porté nos expériences.

3. Mesure de la rhnleur produite ptXr une quantité de travail

déterminé agissant sur un corps solide. — Expériences

nouvelles.

Les corps solides conviennent parfaitement pour la détermination de l’équivalent calorifique du travail mécanique, parce qu’une action mécanique exercée sur eux peut être dirigée de manière à altérer leur cohésion moléculaire, changer d’une manière définitive l'écartement de» molécules et, par suite, être en tota- | lité transformée en chaleur. C’est la voie nouvelle «pie * j’ai suivie en employant des actions qui correspondent

ÊQU1VAUNT PE LA CHALEUR.

toujours à un semblable changement «1 Y- tnt moléculaire et donnent instantanément uno production notable «le chaleur. Je dois indiquer les moyens do réaliser dans 1a pratique les conditions fondamentales dont il importe de ne pas s'écarter pour atteindre le résultat théorique poursuivi.

Je résumerai ainsi les conditions fondamentales :

4“ Travail mécanique facilement mesurable sans incertitude;

2" Emploi (Tu travail mécanique «léterminé A rompre des cohésions moléculaires «ans produire de vibrations, en rendant minimum la transmission de travail aux supports;

3° Mesure convenable de l'accroissement de température, et, par suite, du nombre de calories correspondant au travail mécanique consommé.

4° Correction pour tenir compte do la force vive transmise nu sol.

Je vais passer on revue les dispositions h l'aide desquelles j'ai cherché il satisfaire à ces diverses conditions, puis je donnerai les chiffres d'une de mes dernières expériences, les mieux affranchies do cauaos d'erreur.

Traçait mécanique facilement mesurable.

ï.c moyen par excellence pour obtenir tin travail mécanique facilement mesurable consiste A employer la chute d'un corps. Comme le principal moyen d'éviter les erreurs, dans une nature d'expériences où la quantité de chaleur dégagée e*t pou considérable, consiste ù grandir un peu l'échelle sur laquelle on opère, j’ai cherché à disposer de poids et do chutes notables. Il m’eût été fort difficile do satisfaire à ces conditions sans l'amitié do M. Hervé Maugon, qui a mis à ma disposition les ressources «lu dépôt do matériel appartenant aux ponts et chaussées, situé quai de Billy. Une sonnette à battre les pieux fut dressée, et me permit do disposer d'un mouton du poids de 440 kilog. tora- ^ bnnt, au besoin, d'une hauteur de plusieurs mètres. Cet appareil, malheureusement un peu grossier pour des expériences do précision, ne pouvait me donner qu’une approximation; mais je crois que c’est un appareil de cette nature, construit avec le soin convenable, qui est le plu» propre aux expériences dont il s’agit. C’est ce que je me propose do vérifier un jour.

Emploi du travail mécanique à rompre des cohésions moléculaires , sans vibrations sensibles.

En analysant la manièro dont la transmission de la chaleur aux corps solides produit un travail mécanique, noua avons montré que c’était en faisant naître des actions intérieure», qui équilibrent «les forces moléculaires, que le travail est produit. Inversement, si un travail est employé à annuler dos force» moléculaires, h disjoindre par une action d'écrasement le» molécules de ce corps, h produira l'effet qu'eût produit une quantité de chaleur, celle-ci correspondant exactement au travail mécanique employé, sera dégagée , comme elle eût été consommée si elle eût eu ù produire ce travail. Ces éléments mesurés fourniront la valeur de l'équivalent mécaniquo do la chaleur.

Pour que ectte expérience réussisse, il faut que les molécules du corps soumis h une action mécanique puissent se «lisjoindre, pur l’effet d'un travail mécanique, d’une manière défmitivo, en modifiant leur écartement normal dans le corps obtenu par fusion. C’est là le principe nouveau de nos expériences. Ce modo d’action se ramène ù l'écrasement «l'un corps fondu, et le plomb était naturellement indiqué comme la substance par excellence. 11 fallait, en outre, que cct écrasement fût effectué sans vibrations, par un amortissement presque complet des forces vives, et, par

suite, sans que la partie inférieure de la pièce écrasée fût défornn'u! (on verra plus loin que cela est doublement nécessaire). C'est à quoi je suis parvenu par uno forme convenable du morceau de plomb fondu.

J'ai trouvé un grand avantage ù remplacer dans ces expériences, les forme» symétriques à la partio supérieure et infériouro, du corps soumis à l'écrasement, celle» de cubes, «le cylindres, qui seules avaient été employées jusqu’ici dans les rare» oxpéricnecs faites sur lo» phénomène» d’écrasement, et qui se déformaient en même temps à la partie inférieure et à la partie supérieure, par des forme» qui offrent h la partie supérieure une résistance bien moindre qu’à Ja partie inférieure.

Avec cette précaution et pour une chnte convenable du mouton, l’écrasement étant limité aux parties supérieures, ln base n’étant nullement déformée, l'amortissement «lu choc est complet, une vibration insignifiante est communiquée à l’enclume placée sur le sol, et le travail dû à la chute du mouton est employé en très-grande partie en écrasement, en actions moléculaires intérieures.

J’ai adopté lu forme d’un d'inc droit (fig. 3530) pénétré par un cime renversé, forme qu’il e»t facilo d'obtenir par fusion et de multiplier do manière à agir sur des pièeos identiques ; ce qui permet do vérifier lo» déformations, d’étudier les variation» d'effet que * produit la variation du 3530. travail.

C’es morceaux do plomb , dans nos expériences, avaient 46 co îtimètresdc hauteur; rayon à la base, 6 contimètr s; en haut, 5; épaisseur à la base, 42 millimètres; au sommet, 2 millimètres; poids, 5k,90 en plomb du commerce, pas très- pur.

Je dirai incidemment quo les effet» d’é arasement do co» pièces m’ont fourni des résultats curieux sur la mode de répartition des pressions; ce qui m'a suggéré uno explication très-saÛ6faisante (ce qui n’avait pas été fait j usqu'ici à ma connaissance) do la formation des pyramides ou de cône», lors de l’écrasement de pierres cubiques ou oylindriquos. (Voir résistance des MATÉRIAUX.)

Mesure de l'accroissement de température et par suite du

nombre de calories correspondant au traçait mécanique

consommé .

Pour mesurer raccroi6»cment de température résultant de l'écrasement du métal, je le place dans un calorimètre en cuivre de 22 centimètres de diamètre et 20 de hauteur, quo j’entoure de ouate do coton sur uno forte épaisseur. J’y verse do l'eau, et place dans cette eau deux thermomètres qui passent au dehors de la cuve. Pour pouvoir faire ogir le mouton sur le plomb sans briser le» thermomètre», j’emploie nn faux pieu, une pièce de bois plaeéo sur lui, avec interposition d’une plaquo en fer pour éviter quo le bois no se brise par le choc, en ne rencontrant do résistance quo sur une partie do »a surface.

Tel est l’appareil qui m’a servi et dont le principal «léfant réside dans lo peu de conductibilité de l'eau, qui doit so mettra on équilibre do température avec le plomb.

Cet effet est si notable qnc les indications du thermomètre n'avaient ancune valeur lorsqu’on n’ngitait pas l'eau dti calorimètre ; condition tout à fait essentielle et à laquelle il u’était pas très-facile de satisfaire ici, puisqu’il fallait agiter lo liquide immédiatement après le choc.

J’y suis parvenu en mettant en communication avec