VI II

INTRODUCTION

a fait reconnaître que pour un mémo poids de tinc oxydé, par suite pour une même quantité d’électricité nécessairement proportionnelle à la quantité de xinc , la chaleur dégagée, tant * dans l’intérieur d’une pile que dans un fil métallique qui en réunit les deux pôles, était une quantité constante. Cela est vrai, quelle que soit la nature de ce fil , sa section ou su longueur, et par suite l’élévation de sa température.

Nul doute, par suite, sur le principe d’équivalence de l’électricité et de la chaleur ; il ne reste plus, pour formuler le chiffre qui la représente. qu’à bien définir l’unité complète d'électricité, qui parait s’exprimer d’une nia* nière satisfaisante pour le fil possédant l’unité de résistance, par le produit de l’intensité du courant (mesuré par la déviation d'un galvanomètre) multipliée par la durée de l’action.

L’équivalence uè doit pas faire confondre ensemble des forces dont les effets sont trèsdifférents. Ainsi , bien que les manifestations de l’électricité soient accompagnées le plus souvent de phénomènes ignés , il ne faut pas les considérer comme indiquant sa nature. Celle-ci n'est pas plus ignée que celle du marteau dont les coups répétés échauffent un morceau de métal. La foudre ne descend des nuages, en rayons lumineux, que parce qu’une grande partie de sa puissance de travail est métamorphosée en chaleur par la résistance de l’air; elle n’embrase que les corps qui s’opposent à sa marche , cette résistance étant . comme l’expérience le prouve, la condition du dégagement de la chaleur, et épargne au contraire les corps qui se laissent facilement Ira- ( verser. C’est précisément là le principe du paratonnerre.

Les idées d’équivalence de chaleur et d’électricité concordent parfaitement avec la manière de concevoir la nature de celle-ci qui résulte dos derniers progrès de la science. Les phénomènes do l’électricité sont considérés comme engendrés par une polarisation moléculaire , une vibration tendant à rapprocher les pôles des molécules, résultat ou cause de l’ébranlement de l’éther sûrement mis en mouvement dans les phénomènes lumineux produits par une tension électrique suffisante.

Elles ne permettent pas d’admettre l’existence d’un fluide, d’uue substance électrique spécifique, car l’existence d’une telle substance, dont la quantité ne serait susceptible ni d'augmentation ni de diminution, est incompatible avec le fait de la métamorphose de l’électricité en chaleur et en force mécanique.

Avec U substance électrique, tombe également la substance magnétique, Ja science ayant établi l’identité des phénomènes magnétiques et des courants électriques. Ainsi l’empire des impondérables touche à sa lin ; et la

science se débarrasse chaque jour de ces agents mystérieux multiples, qu’on douait de pro? priélés nouvelles chaque fois qu’il se présentait uu phénomène nouveau à expliquer.

Disons maintenant quelques mots des relations de la chaleur avec les phénomènes produits par les forces d’attraction qui, entre éléments différents nous donnent tous les composés qu’étudie la chimie, entre éléments semblables les corps solidifiés par la cohésion de leurs molécules.

Occupons-nous d’abord de ce dernier cas.

Les cohésions des corps peuvent être détruites soit par le travail mécanique, soit par la chaleur, soit même être modifiées par l’électricité. Mesurées directement par le travail mécanique qui peut les détruire dans les expériences de rupture , indirectement par la chaleur latente de fusion dos corps, la loi d’équivalence avec le travail mécanique résulte de leur destruction directe par celui-ci, ce qui implique bien une nature semblable ; conséquence encore de ce qu’elles sont, dues à des forces de même nature que celles qui engendrent le travail mécanique lui- même, que la pesanteur, par exemple, engendrée par l'attraction terrestre.

Au poiut de vue de la permanence générale des forces, les cohésions des solides apparaissent comme constituant un immense magasin de travail résistant, ou de chaleur équivalente qui remplit probablement un rôle de régulateur universel. C’est ainsi qu’une grande quantité de chaleur sera absorbée dans certains cas pour fondre des substances, et l’absorption de celte chaleur latente ne causera aucun changement de température, bien que sa quantité soit très-considérable comme le travail des cohésions détruites. Inversement la solidification d’une masse liquide dégagera une quantité de chaleur correspoudant à une quantité de travail considérable.

Le rôle que nous attribuons ici aux liquides et aux solides comme régulateurs de chaleur et de travail, est également vrai des gax et des vapeurs, dont la formation entraîne l’absorption de grandes quantités de chaleur (par l’évaporation produite à la surface des mers notamment) que dégage leur liquéfaction.

La notion d’équivalence du travail mécanique ou de la chaleur avec la cohésion entre lesatomessimilaircs d’un corps, sous l’influence des forces d’attraction, s’applique évidemment de tout point aux cohésions entre atomes différents, opérées par l’action de forces tout à fait semblables à l'attraction dites affinités, pour tous les composés qu’étudie le chimiste. La notion de métamorphose du travail en chaleur

DE LA PERMANENCE DES PUISSANCES NATURELLES

combinée avec le principe de permanence, permet de retrouver sous ses diverses manifestations le travail qui ne disparait pas plus qu'il ne peut croître seul. S'il ne parait pas de corps solide en masse dans une combinaisou chimique, les atomes des éléments n’en ont pas moins été réunis semblablement ; il n'y a pas moins eu de même nouveau travail engendré par les fortes d'attraction. Il en résulte, comme on sait, production de chaleur (de vibrations, si l'on veut); donc inversement.ee qui revient au même, les combinaisons chimiques ne peuvent être détruites que par des quantités de chaleur ou d’électricité équivalentes à cette quantité de travail. Nul doute, par suite, que cette chaleur ne permette d'obtenir la mesure du travail capable de rompre les cohésions atomiques.

J’ai montré comment, en partant de ces principes incontestables et grâce à la détermination préalable de l’équivalent mécanique de la chaleur, on pouvait au* rapports en poids seuls connus aujourd'hui, au* équivalents chimiques des corps qui se combinent, ajouter la mesure du travail des forces qui effectuent la combinaison, c’est-à-dire déterminer les équivalents mécaniques des corps, un des plus beau* progrès que la science puisse accomplir.

11 résultera, de leur détermination pour tous les corps, une connaissance intime de leur constitution moléculaire qui nous manquait jusqu’ici, celle- de la quantité de travail capable de séparer les atomes des corps composants, obtenue à l’aide d'une mesure de chaleur.

D'où ce résultat, nécessaire d'après le point de départ, mais à signaler ici, que la considération des équivalents mécaniques non-seulement ramène la chimie à la mécanique et pat suite doit lui donner sa forme définitive, mais encore conduit nécessairement à fci mesure de la chaleur produite quand l’équivalent mécanique du composé est une fois connu. La constitution de la mécanique chimique ouvrira sûrement la voie à bien d'autres progrès, cl sera le plus brillant résultat et la confirmation la plus complète de la théorie de l'équivalence du travail et de la chaleur.

L’analyse du travail des forces chimiques nous fournissant la toi de production de la chaleur, nous donne en même temps la solution des questions relatives au travail mécanique. Ce sont les forces d'attraction mises en jeu dans les combinaisons chimiques qui produisent la chaleur utilisée dans les machines à vapeur et à air, l'électricité dans les appareils électro-magnétiques. Nous pouvons montrer l'utilité et la fréquente utilisation des principes théoriques pour faire prévoir la limite des résultats qu’on peut espérer.

Dans les machines à vapeur, chaque gramme de charbon converti en acide carbonique par

action chimique , produit 8 calories , soit 8 X 140= 1120 kil. mètres de travail mécanique possible , si toute la chaleur se métamorphose en travail , par exemple produit de la vapeur dont l'action est supposée parfaite, dont la détente est complète. Moins la machine remplit cette condition, plus l’effet resto audessous du maximum indiqué par le calcul. La différence est en général très-grande, mais eu égard au* difficultés de la pratique, à la facilité avec laquelle se disperse la chaleur, on appréciera l'ensemble des améliorations apportées au* machines à vapeur de Cornouailles, les plus perfectionnées de toutes, en disant qu’elles rendent plus de 30 °/0 de travail utile.

Dans une machine électro-magnétique, la force motrice a sa source dans l'oxydation du zinc de la pile. Le courant électrique qui en résulte se métamorphose partie en chaleur, par suite de la résistance opposée par le conducteur, partie en travail. Le calorique produit par l'oxydation d’un gramme de zinc, par la voie sèche, produit d'après Dulong H calories, et un travail égal à celui de cette chaleur doit pouvoir résulter de l’action d’une machine pariaitc utilisant l’électricité produite par l’oxydation d’un gramme de zinc par voie humide (eu supposant utilisée la chaleur qu’emporte l’hydrogène qui se dégage). Si cette chaleur est entièrement transformée en travail, ou si le courant électrique produit un travail équivalent à l’aide de machines électro-magnétiques supposées absolument parfaites, il devrait être égal à 5 X 140 = 700 Ici), mètres. .

Dans la revue générale que nous faisons ici des forces qui agissent sur la matière, nous devons dire un mot du travail que produisent ces merveilleuses machines que nous appelons corps vivants. Il est incontestable que c’est des forces chimiques, actives dans les phénomènes de la respiration et de la digestion, que provient le travail qui disparaît avec elles. On ue sait pas exactement toutefois comment se produit celte métamorphose, si elle est immédiate ou si elle s’accomplit par l’intermédiaire de l’électricité ou de la chaleur; cette dernière apparaissant dans les animaux en quantilé trèsconsidérable et en raison de leur alimentation.

Provisoirement, on admet comme vraisemblable l'intervention de l’électricité, mais ce n'est qu’une hypothèse, et on conçoit dès lors que l’évaluation du travail des ressorts organiques repose sur une base fort incertaine; mais il n’en est pas moins évident que l'organisme animal, même abstraction faite des Uns nombreuses et sul generis qui sont dans sa nature, et à ne considérer que l’emploi écono- ; mique de sa force de travail, est une machina

INTRODUCTION

bien plus parfaite que relies inventives par le génie de l'homme. Cela est vrai à la fuis quant à la variété infinie de mouvements possibles avec toutes les variations désirées de vitesse, de pression que régie la volonté, mais aussi eu égard à la meilleure utilisation des éléments des actions chimiques, à la perfection des appareils où s'effectue notamment la combustion du carbone et de l’hydrogène des aliments, qui produit toute la quantité de chaleur ou de I travail qui peut faire naître d’après la théorie j des équivalences.

Ce que nous disons ici dos animaux est vrai de tous les corps vivants, des végétaux notamment et des forces chimiques actives dans la ; germination cl le développement des végé- ! taux. U s’y fait une consommation abondante de la chaleur venant du soleil nécessaire A leur existence, par exemple ù la décomposition de l’acide carbonique par les feuilles. Aussi y a-t-il dans les végétaux création incessante de composés, accroissement rapide par cohésion entre molécules semblables et différentes, résultat direct de ce que le mouvement, la production do travail, leur est interdit.

En résumé, l’équivalence et la métamorphose des forces, conséquence et preuve du principe de la permanence des puissances qui agissent sur la matière, fait considérer la nature comme un établissement bien ordonné, muni d’une somme lixc de puissances indestructibles qui manifestent leur action sous des formes différentes. Si dans un phénomène il y u déficit apparent de travail, nous sommes certains de retrouver sous une autre forme l’équi- % aient de ce déficit. Ainsi, si deux corps se rencontrent et qu’après le choc, la somme des forces vives (expression du travail emmagasiné dans le corps en mouvement, en fonction de sa vitesse et de sa masse) paraisse moindre qu'auparavant, c’est qu'une partie en a été employée à faire entendre un choc, «A rapprocher les molécules ou A produire de la chaleur.

Si malgré leur action constante, les locomotives de nos chemins de fer ne produisent pas une vitesse sans cesse croissante de la charge, on retrouve dans le mouvement imprimé ù l’air choqué, dans le mouvement oscillatoire des voitures, dans le bruit produit par le train, dans la chaleur des essieux et des supports, l’équivalent du travail disparu. Les corps li- 1 quides 11e font pas exception , et toute chute d’eau non utilisée, produit des mouvements | orbitaires qui emmagasinent une grande quau- • tité de travail, et aussi, dans une très-faible proportion avec celui-ci, de la chaleur. Tant qu’un mouvement a lieu dans le vide , tout : le travail reste dans le corps mis en mouve- ! ment ; mais l’entrée dans un milieu résistant n

pour résultat une déperdition immédiate , laquelle se compense par le calorique dégagé par la compression. Une résistance opposée à un» mouvement très-rapide peut échauffer lo corps mû jusqu’à l’incandescence, ce qui suffit pour expliquer l’apparence ignée des masses météoriques tombant de l’espace dans l’atmosphère terrestre.

Ainsi donc les résistances qui forment obstacle -au mouvement, le frottement et la résistance des milieux, ne peuvent plus être considérés comme des principes destructeurs.

Us n'anéantissent pas le travail qui est, soit simplement communiqué à d’autres corps, soit métamorphosé en chaleur, et cette métamorphose joue un grand rôle.

Les phénomènes qui se passent à la surface de la terre se trouvant ainsi expliqués, reliés entre euj, on a voulu aller plus loin et on s’est demandé si la stabilité due à des manifestations diverses, mais non à des changements de puissances, s’étendait à l’univers entier. Ce qui précède, et surtout la non-variation des mouvements astronomiques semble le démontrer bien sulfisammcnt, et il est difficile de trouver d’autres preuves plus complètes dans l’état actuel de la science.

C’est surtout l’immensité de l’action solaire qui, produisant les évaporations cause d'absorption d’une quantité de chaleur énorme, donne naissance aux nuages, qui cause les changements de densité de l’atmosphère, en un mot tous les grands faits du domaine de la météorologie, faits qui se traduisent en travail des courants atmosphériques, des chutes d’eau, qui parait rendre le système de la terre variable. Mais il est bien probable que nous nous préoccupons ici des faits secondaires, ce qui nous empêche d’apprécier les faits généraux. Si une portion de la terre s’échauffe le jour, une autre se refroidit la nuit ; si elle reçoit plus de chaleur qu’elle n’en perd dans une saison , le contraire arrivera dans une autre, et le résultat général d’un mouvement complet de la terre dans son orbite sera constant, dépendant uniquement de la température de l’espace et des distances au soleil, qui, comparées à des périodes convenables, restent les mêmes.

La grande difficulté, qui n’est pas levée, pour prouver la stabilité absolue de l’univers, c’est la démonstration de la persistance du grand foyer de chaleur, du soleil. Dans notre manière habituelle de considérer la production de la chaleur, la persistance de cet immense foyer, son alimentation indéfinie semble inexplicable, bien que nous ne puissions en apercevoir de variations. 11 y a là un grand fait à expliquer, ce que permettront les progrès à venir de la science, dont les horizons vont sans cesse en s’a-

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grandissant. Dès aujourd’hui, la production de I la chaleur et de la lumière par l'électricité fait entrevoir comment le retour de la chaleur solaire, transmise par rayonnement à la terre, peut sc faire au soleil sous d’autres formes pour y produire de nouveau une combustion lumineuse ; et comment la permanence du travail des forces, grâce à la loi d’équivalence, suffit pour faire comprendre la permanence des phénomènes calorifiques et lumineux du soleil.

En résumé , la tendance générale du progrès i des sciences étant de démontrer que les forces | dont nous avons pu coustater l’existence et que 1 nous voyons répandues dans tout l’univers, sont ; liées par une loi d’équivalence, par suite, pro- ;

cèdent probablement d’un seul principe, et ne sont que les actions diverses d’une seule et même puissance, on devra reconnaître la constance de la quantité de cette puissance, et par suite la stabilité de l’univers. L’idée de permanence des forces et, par suite, la loi de leur métamorphose, de leur équivalence, qui en est la conséquence, nous procure ainsi sur le plan des mondes la vue la plus profonde que l’on ait eue depuis Newton. Elle a pour le domaine des sciences physiques une importance comparable à celle de la gravitation pour l’astronomie, et elle ne peut manquer de donner, sous bien des rapports, une forme nouvelle et une puissante impulsion uux sciences de la nature.

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Je compléterai les indications relatives à quelques points des sciences industrielles traités incomplètement dans mon premier travail, cl j’indiquerai quelques progrès nouveaux d’où peuvent sortir d’utiles applications.