CHAPITRE V. OBJECTIONS CONTRE LA THÉORIE SCOLASTIQUE

Article /"''. — Objections tirées de la physique et de la chimie.

Première difficulté : Il existe un équivalent mécanique

de la chaleur et une i,oi de corrélation et d'équivalence entre

toutes les forces de la nature.

313. Exposé du fait. — 1° Équivalent mécanique de la chaleur. — Vers le milieu du siècle dernier, la science s'est enrichie d'une conquête importante qui fut, pour l'étude de la nature matérielle, le début d'une ère nouvelle. « Par son titre des plus modestes, écrit M. Hirn, la théorie mécanique de la chaleur semble n'être qu'une branche spéciale d'une partie limitée de la physique. En réalité, elle constitue une science tout entière dont toutes les autres sont déjà devenues tributaires » ').

Etroitement liée à la mécani(|ue, comme l'indique d'ailleurs son nom, cette théorie franchit bientôt les frontières du domaine expérimental où elle se montrait si féconde en résultats utiles, s'étendit peu à peu au champ de la philosophie et devint l'une des assises du mécanisme universel.

Pour en donner une juste idée, précisons d'abord le sens de deux expressions : le travail mécanique et la calorie.

La chaleur ne peut être ni jaugée ni pesée. On n'a d'autre

') llir n , Analyse élémentaire de l'univers, p. 17. Paris, Gauthier- Villars.

moyen de l'évaluer que par ses effets, c'est-à-dire, par l'impression qu'elle exerce sur nos organes sensoriels ou jjar les variations du volume des masses soumises à son action.

La dilatation régulière du thermomètre indique exactement V intensité de la force calorifique actuellement libre dans un corps donné ; elle en mesure la température, mais elle ne peut exprimer d'une manière immédiate la <juantité de chaleur présente. D'évidence, cette quantité et ses variations en plus ou en moins dépendent à la fois et de l'intensité de la chaleur et de la masse du corps qui subit son influence.

En combinant ces deux éléments, on arrive à une mesure relative tout à fait correcte. C'est ce qu'on fait en physique : on appelle unité de chaleur ou calorie la quantité de chaleur qu'il faut communiquer à un kilogramme d'eau à 0° pour élever sa température d'un degré du thermomètre centigrade.

La seconde notion à élucider est celle du travail mécanique.

Toutes choses égales, la vitesse qu'acquiert une masse matérielle soumise à l'action d'une force, dépend en même temps de l'intensité de cette force et de l'espace que le corps parcourt sous son empire. Le produit de ces deux facteurs, l'espace parcouru et la grandeur de la force, représente donc fidèlement la quantité d'action dépensée ou développée par celle-ci. On donne à ce produit le nom de travail }nécani(/nf.

Afin de faciliter l'évaluation d'un travail quelconque, on a choisi pour unité de poids ou de force le kilogramme, et pour unité de longueur le mètre. Kt l'on appelle kilogrammètre, la quantité d'action qu'il faut dépenser pour élever à im mètre de hauteur, un poids d'im kilogramme, en une seconde de temps ').

Apparemment étrangères l'une à l'autre, ces deux unités

') Cfr. Hirn, op. cit., p. 20. — Freycinet, Sur les principes de la mécanique rationnelle, pp. 20 et suiv. Paris, Gauthier-Villars, 1902.

de mesure, l'unité de chaleur et l'unité de travail mécanique, ont néanmoins entre elles une étroite connexion.

Le frottement, le choc, la percussion, la compression des corps développent du calorique. Par contre, la chaleur produit du travail mécanique : elle dilate les corps, les volatilise, et par là détermine des mouvements plus ou moins intenses. Les machines à vapeur nous en donnent un bel exemple.

Or, toutes les fois que l'action du calorique sur un corps donne naissance à un travail mécanique, il se consomme une quantité de chaleur proportionnelle au travail produit. Réciproquement, toutes les fois qu'un travail mécanique est consommé uniquement en vue de modifier l'état d'équilibre interne d'un corps, il se développe une quantité de chaleur proportionnelle au travail dépensé.

Entre le travail produit ou consommé et la chaleur consommée ou produite, il existe donc un rapport bien déterminé. C'est ce rapport qu'on appelle Véquivalent mécanique de la chaleur.

Tel est le principe découvert par Me3^er ; telle est la proposition fondamentale sur laquelle repose la théorie d3^namique de la chaleur.

Les travaux de ce physicien et notamment ceux de Joule et de Rumford nous ont aussi fourni la mesure de cet équivalent : une calorie, totalement utilisée à produire un effet mécanique, peut soulever 425 kilogrammes à un mètre de hauteur. Réciproquem.ent, une dépense de 425 kilogrammètres peut réaliser un effet thermique équivalent à une calorie.

514. 2" Extension de la loi de corrélation. — Cette loi d'équivalence, que nous venons de constater entre les phénomènes thermiques et dynamiques, paraît embrasser toutes les forces de la nature.

Lorsqu'un corps non élastique tombe d'une certaine

hauteur sur un plan horizontal résistant, le corps ç'échautfe et la chaleur dégagée représente exactement la force vive disparue ; il y a équivalence entre l'action de la force calorifique et celle de la force (rravifique. L'une s'est suljstituée à l'autre.

Lorsqu'un courant électrique traverse un corps conducteur, il l'échauffé ; et si le même courant passe par un moteur électromagnétique, il peut produire un travail externe, élever un poids à une certaine hauteur.

Dans ce cas, trois forces se remplacent successivement suivant un rapport fixe et déterminé : V électricité^ la chaleur et \-à. force gravijique.

De même, si l'on soude ensemble deux métaux de nature différente et qu'on tienne l'une des soudures à une température constante, un courant électrique parcourt le circuit dès que l'autre soudure est exposée à une température supérieure ou inférieure. Ici, c'est la chaleur qui semble se convertir en force électrique.

Enfin, autre phénomène non moins significatif, lorsqu'un rayon de lumière pénètre dans l'œil, il s'y éteint en provoquant dans la rétine un courant électrique d'égale intensité. ]J électricité prend la place de la lumière disparue.

On le voit, la pesanteur, la chaleur, la lumière et l'électricité sont reliées entre elles par une loi de corrélation et d'équivalence ; elles se substituent l'une à l'autre, mais de telle manière que, si l'une se manifeste, l'intensité de l'autre s'abaisse proportionnellement ^).