SOURCES MÉCANIQUES DE CHALEUR

Nous avons vu comment Rumford avait, le premier, transformé le travail d'un cheval en chaleur. Dans ces conditions.

(*) Fiu?(KL\?(n, Revue des Cours scientifique^^ î* aniiêo, p. 8i ; i8()6-i867.

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l'opération est loin d'être économique; mais il se peut quelle le devienne si Ton emploie, par exemple, le travail d'une chuie d'eau. MM. Beaumont et Mayer (* ) ont construit une machine destinée à cette transformation. Elle se compose d*une chaudière de 0. mètres de longueur qui contient, suivant son a\e, un long tube conique de cuivre. Dans ce tube s'embotte ud cône couvert de chanvre tressé et huilé qu'on fait tourner avec une vitesse de 4oo tours par minute, qui frotte dans sa belle ei développe assez de chaleur pour élever en une heure 4oo"' d'eau à i3o* et la réduire en vapeur; on peut ensuite employer celle vapeur au chauffage. On remarquera que ce générateur de chaleur pourrait être mis en mouvement par une machineà vapeur à basse pression dont la chaudière serait chaufféeà loo", et dont le travail échaufferait jusqu'à iSo"* l'eau du générateur de chaleur. En somme, de Teau à loo"* échaufferait par un intermédiaire mécanique une autre quantité d'eau jusqu a i V. A ce point de vue, ces transformations ont un intérêt réel.

PROJECTILES. — Un boulet dont la vitesse est v et le poids P

p recèle une somme de forces vives égale à — i^* et un travail

Pc-

t— — • Si le boulet s'arrête tout à coup, ce travail se iranf-

forme en une quanlilé de chaleur </, qui est égale au produit du poids P par réiévalion de température 0 et par la chaleur spécifKiue C; on a

Il est donc facile de calculer la température qu'aurait lepn>jeclile au moment de son arrêt brusque, si la chaleur dévelo}»pée par le choc ne se partageait entre le boulet et Tobsiacle qui hii est opposé. En supposant v égal à 5oo"' par seconde.

(*) Beaimont et Mayer, De script ion d'un appareil producteur de la chalrur due au frottement et obtenue au moyen d'une force perdue ou non emplo}ft {Comptes rendu de V Académie des ScienceSy l. XL, p. 983 ; i8j3). Beicmo^. Cosmos, t. XVI, p. 4'>4-

APPLICATIONS DE LA THÉORIE DE LA CHALEUR.* 3i3*

une balle de plomb s'échaufferait de 800 et un boulet de fer de 3oo**. L*échauffen)ent est indépendant du poids et en raison inverse de la chaleur spécifique.

itBOUTHES. — - Cet échauffement est proportionnel au carré i^^ de la vitesse. Si, au Heu de 5oo™, elle était de i*"", le projectile de fer s'échaufferait quatre fois plus, ou de laoo"; si elle était égale à ^^"*, il arriverait à la température de 4800". Or on sait que certaines météorites sont en fer à peu près pur, qu'elles ont des vitesses énormes de 10 à loo*'™ par seconde, et qu'elles plongent dans l'atmosphère à un moment donné. Elles y éprouvent une résistance progressive, et au bout de quelques secondes leur vitesse est sensiblement anéantie : de là un énorme développement de chaleur partagé entre l'air environnant qui devient lumineux tout autour, et la masse météorique qui s'échauffe superficiellement, qui brûle et se volatilise. Si c'est une étoile filante ordinaire, il en résulte un peu de poussière qui tombe sur le sol. Si la masse est considérable, elle fond à la surface, qui se couvre d'une sorte de vernis. En général, l'air exerce sur la partie antérieure d'un bolide une pression suffisante pour la briser en fragments enflammés. Le plus souvent ces fragments ont une texture terreuse; quelquefois leur intérieur a conservé la température des espaces célestes. On a calculé que si la Terre était tout à coup arrêtée dans son mouvement de translation, elle s'échaufferait, comme un aérolithe, de plusieurs milliers de degrés, et qu'elle se volatiliserait. Si, après s'être arrêtée, elle tombait sur le Soleil, il en résulterait autant de chaleur que par la combustion de seize cents globes de charbon égaux à son volume.

vutS. — A réquateur, fair fait une double provision de chaleur, d'abord parce qu'il se charge de vapeur d'eau, ensuite parce qu'il s'échauffe. Devenu plus léger, il s'élève dans les régions supérieures, où il transporte, en partie au moins, la vapeur qu'il contenait. En se dilatant, il fait un double travail, celui de son ascension et celui de sa dilatation, ce qui produit une double destruction de chaleur, et sa température baisse. 11 s'élance alors vers les pôles sous forme de deux courants

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très-élevésy les courants équatoriaux, et redescend ensuite sur le sol aux latitudes moyennes. Il accomplit alors un tratafl inverse et égal au précédent, puisqu'il reprend son volume el sa pression primitive, et qu*il redescend au même niveau. Cesi ainsi qu'il rapporte aux contrées tempérées toute la chaleur e( toute i*eau qu'il avait empruntées aux zones torrides.

PLUIES. — La plus grande partie de Teau est restituée à rém de pluie. A partir de la hauteur h où elle se forme jusquao moment où elle atteint le sol, elle fait un travail PA qui se transforme en une quantité de chaleur 9, et qui élève sa température de 0. Sa chaleur spécifique étant égale à Tunité, on a

P/i^E-z=PôE, B=^l=i^

Pour chaque mètre de chute, la température de la pluie augmente de 777 de degré, soit i" par chaque fois ^3o* de chutf.

FLEUVES. — Arrivée sur le sol, la pluie se réunit en rivières qui retournent à la mer. Comme leurs vitesses sont à peu prrs constantes, on peut dire qu'elles s'échauffent de 1** par chaque abaissement de niveau égal à 4^0™. La chute du Rliin estéfde à ao*", l'augmentation de température est de -^ de degré. Ea admettant que le courant débite aïoooo*'» d'eau en une seconde, il produirait 86^000000 de calories par jour, cequisvffit pour fondre 1^000*°'' de glace. Chemin faisant les fleuve* font tourner des moulins : c'est un emprunt qu'on fait à ktf force vive, qui sert à faire un travail mécanique, mais cessetkf produire de la chaleur. Ce travail, en réalité, est fait par leSo* leil, qui a élevé les eaux.

MARÉES. — L'action combinée du Soleil et de la Lune éhtf^ mine en deux points opposés des mers deux suréiëvalioos du niveau des eaux qui, pendant vingt-<]uatre heures, occupeni sensiblement la même position par rapport à la Lune, mai^ qui font le tour de la Terre, puisque celle-ci tourne. Ble> agissent comme un frein immobile qui serrerait la Terre: elle? tendent à diminuer sa vitesse de rotation d'une quantité qui

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a été calculée par M. Delaunay. D'après ce savant, celle influence esl minime; elle augmenteraH la durée du jour de i" en looooo ans; elle délruirail le mouvement de rotation de la Terre en 86 millions de siècles. Cette perle de force vive détermine un développement de chaleur qu'on peut calculer et qui est considérable à cause de la grande dimension de la Terre. Si la rotation terrestre cessait entièrement, elle développerait autant de chaleur que le Soleil en envoie pendant Si jours; comme elle doit s'arrêter en 86 millions de siècles, elle en développe par année à peu près autant que le Soleil en i millième de seconde.

On peut utiliser la force des marées pour un travail mécanique; ce travail est pris non plus à la chaleur solaire, mais à la force vive de rotation de la Terre.