TRENTIÈME LEÇON

Considérations générales sur la thermologie physique.

Après les phénomènes de la gravité, ceux de la chaleur sont, incontestablement, les plus universels de tous les phénomènes physiques. Dans l’économie générale de la nature terrestre , morte ou vivante, leur fonction est aussi importante que celle des premiers , dont ils sont habituellement les principaux antagonistes. Si l’étude géométrique ou mécanique des corps réels est surtout dominée par la considération de la gravité , l’influence de la chaleur devient, à son tour, prépondérante, lorsqu’on envisage les modifications plus profondes , relatives ou a l’état d agrégalion , ou à l’intime composition des molécules; la vitalité, enfin, lui est essentiellement subordonnée. Quant a l’action de 1 homme sur la nature , c’est une sage application de la chaleur qui la constitue principalement. Ainsi, après la barologie , aucune partie de la physique 11e saurait mériter autant que la thermologie l at-~

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tention des esprits qui conçoivent l’ensemble de la philosophie naturelle.

Les premières observations lhermologiques , entreprises dans une intention scientifique, sont presque aussi anciennes que les découvertes de Stévin et de Galilée sur la pesanteur; puisque l’invention primitive du thermomètre remonte , comme on sait , au commencement du dix-septième siècle , et que l’illustre académie del Cimento n’a cessé de se livrer, avec un zèle persévérant, à l’étude de la chaleur, pendant toute la durée de sa trop courte existence. 11 est néanmoins incontestable que , vu la complication supérieure de ses phénomènes, la thermologie a toujours été fort en arrière de la barologie. A la lin du dix-septième siècle, elle était encore si peu avancée, que les indications thermométriques ne pouvaient même être comparées, faute des deux points fixes, dont la nécessité fut alors signalée par Newton. Mais cette imperfection relative devient bien plus sensible en considérant surtout la nature si opposée des recherches dont ces deux branches de la physique étaient alors le sujet. Tandis que les physiciens avaient essentiellement renoncé, depuis long-temps, envers la pesanteur, à deviner la nature intime et le mode de production des phénomènes, pour se borner à en découvrir, par

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uûe observation rationnelle, les lois effectives, ils ne regardaient comme dignes de leur attention , dans l’étude plus difficile de la chaleur, que les tentatives chimériques sur la nature du feu, où les faits ne jouaient qu’un rôle pour ainsi dire épisodique. On voit encore, presque au milieu du siècle dernier, l’Académie des Sciences de Paris couronner, à ce sujet, des dissertations essentiellement métaphysiques, dont une entre autres, composée d’ailleurs avec un talent remarquable, était due à l’association de Voltaire avec Mme dit Châtelet. C’est seulement pendant la dernière moitié de ce siècle, lorsque toutes les parties importantes de la harologie étaient déjà à peu près aussi développées qu’aujourd’liui, que la thermos logie commença à prendre un caractère vraiment scientifique, en vertu de l’heureuse impulsion déterminée surtout par la découverte capitale de Black. Dès lors, l’analyse des phénomènes et la recherche de leurs relations ont attiré de plus en plus l’attention des physiciens, qui en ont fait enfin le principal objet de leurs travaux. Toutefois, ils n’ont pas encore entièrement renoncé aux hypothèses primitives sur la cause et l’essence du feu : seulement ils en ont subordonné l’usage à l’étude des phénomènes, que ces conceptions imaginaires sont destinées, dit-on,

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à faciliter. Mais, poitr quiconque a suivi convenablement celte marche historique , une telle inversion des rôles , à l’égard d’hypothèses jadis souveraines, est un symptôme irrécusable de leur décadence définitive et prochaine. La haute influence des travaux de l’illustre Fourier doit nécessairement hâter beaucoup ici le développement naturel de la saine philosophie, comme je l’ai indiqué déjà dans l’avant-dernière leçon. 11 est certain, en effet, que de toutes les branches de la physique encore envahies par cet esprit antiscientifique, la lhermologie est aujourd’hui la plus près d’échapper complètement à son influence. Cette importante réforme sera même accélérée par l’ébranlement que produit, depuis le commencement de ce siècle , le choc des deux principales hypothèses sur la nature de la chaleur, et qui tend à les discréditer également auprès des physiciens les plus rationnels.

Entre toutes les branches de la physique auxquelles on applique l’analyse mathématique , l’étude des lois générales de la chaleur se distingue éminemment par le caractère spécial qu’y présente aujourd’hui cette application. En barologie , celte analyse remplit, il est vrai, une fonction parfaitement rationnelle, comme je l’ai montré dans la leçon précédente ; mais son introduction

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n’y offrait aucune diniculté propre, puisque, après les découvertes physiques fondamentales, la théorie de la pesanteur rentrait d’elle-même dans le ressort de la mécanique rationnelle. Il en est essentiellement ainsi, quoiqu’à un degré moindre, pour l’acoustique. En électrologie, et même, à certains égards, en optique , on a bien tenté de procéder d’une manière analogue, c’est-à-dire d’y appliquer l’analyse mathématique en ramenant les questions à de simples recherches de mécanique générale ; mais ce n’a pu être qu’en se fondant sur les hypothèses arbitraires des fluides et des éthers imaginaires, ce qui rend une telle application radicalement illusoire. Au contraire, la théorie analytique de la chaleur présente un caractère scientifique aussi satisfaisant que celles de la pesanteur et du son; et, néanmoins, elle ne pouvait être traitée comme une dépendance de la mécanique abstraite, à moins de faire reposer une telle relation sur de semblables chimères, ce qu’a si parfaitement évité son illustre fondateur. Celte théorie a donc exigé une conception spéciale et directe, ainsi qu’une analyse non moins nouvelle. Afin de faire mieux ressortir ces propriétés fondamentales , je consacrerai exclusivement la leçon suivante à l’examen philosophique de la thermologie mathématique, et je me bon-

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nera'i dans la leçon actuelle à considérer seule-1 ; nient l’étude purement physique de la chaleur* qui doit d’ailleurs servir, évidemment, de base nécessaire et d’introduction naturelle à son étude mathématique.

La thermologie physique se décompose rationnellement, suivant les phénomènes qu’elle envi- * ?sage, en deux parties bien distinctes, quoique étroitement liées l’une à l’autre. Dans la première , on étudie les lois de l’action thermologique proprement dite j c’est-à-dire de l’influence mutuelle des corps pour faire varier leurs températures respectives, sans s’occuper des altérations qui en résulteront à d’autres égards. La seconde partie consiste, au contraire, dans l’étude de ces altérations, c’est-à-dire, des modifications ou même des cliangemens que la constitution physique des • ' corps peut éprouver par suite de leurs variations de température, en s’arrêtant au degré où ces effets commenceraient à porter sur la composition moléculaire , et appartiendraient dès lors au domaine de la chimie (1). Considérons d’abord le • . i ' • . *

(1) On admet souvent une troisième partie , toutefois bien moins tranchée, relative aux sources delà chaleur et du froid. Mais, eb excluant les sources chimiques, qui sont les principales, cette sec. tion rentre essentiellement dans les deux autres, sauf le cas de la production de la chaleur par le frottement , dont l’étude est jnsqu’ici ’ fort imparfaite.

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premier ordre de phénomènes, dont l’analyse se réduit à la théorie de l’échaufl'ement et du refroidissement.

Entre deux corps, dont les températures, d’ailleurs quelconques, sont exactement égales, il ne se produit jamais aucun ellet thermologique. L’action commence aussitôt que , par une cause quelconque , les températures deviennent inégales. Envisagée d’une manière générale , elle consiste eu ce que le corps le plus chaud élève la température de l’autre , tandis que celui-ci abaisse celle du premier; eu sorte que leur influence mutuelle tend à les ramener plus ou moins promptement à une température commune, intermédiaire entre les deux primitives^ Quoique, le plus souvent, . cet état final soit inégalement éloigné des deux extrêmes, l’action, convenablement estimée, n’en est pas moins, dans un tel ordre de phénomènes, parfaitement équivalente à la réaction en sens contraire. Examinons sommairement leurs principales lois, en les dégageant de toute intervention des hypothèses arbitraires par lesquelles on prétend encore les expliquer, et qui n’ont d’autre eflet réel que d’en obscurcir la notion et d’en compliquer l’étude ( i ).

11 convient, pour cela, de distinguer, d’après

(i) Cette tendance an* cnlitcj, quoique aujourd'hui fort affaiblie,