DE U CHALEUR GOMME FORGE MOTRICE

peur à une température moins élevée et à une pression correspondante.

Ainsi Teau, ou, plus généralemenf, le corps quelconque qui sert d'intermédiaire pour la production du travail, mis en communication avec une source de chaleur à une température élevée, pendant tout le temps, ou une partie du temps qu'il transmet du travail au piston sur une de ses faces, et en communication, pendant le mouvement rétrograde de ce même piston, avec une source de chaleur maintenue à une température plus basse ; chaleur empruntée à la source supérieure pendant la première période, chaleur cédée à la source mférieure pendant la seconde période : telles sont les circonstances essentielles que l'analyse fait distinguer dans l'emploi de toutes les machines utilisant l'action de la chaleur.

(405) Dès lors plusieurs questions importantes se posent, pour ainsi dire, comme d'elles-mêmes :

Entre tous les corps de la nature, pouvant être généralement employés comme intermédiaires, puisqu'ils ont tous la propriété d'augmenter de volume par la chaleur, et de se contracter par le refroidissement, l'eau prise à l'état liquide et réduite en vapeur, mérite-t-elle la préférence à peu près exclusive que la pratique lui accorde?

Ne peut-on penser que des corps ayant une chaleur latente de vaporisation moins considérable que celle de l'eau, ou bien dont les vapeurs auraient à une température donnée des tensions beaucoup plus considérables que la vapeur d'eau, seraient des intermédiaires plus commodes ou plus économiques que cette dernière?

Quelle est la relation entre la quantité de chaleur consommée et le travail obtenu

Quel pourrait être théoriquement ce travail, et quel est par conséquent ce qu'on peut appeler le rendement ou le coefficient économique de la machine?

Que doit-on penser des combinaisons dans lesquelles on parviendrait, en employant, soit la vapeur d'eau, soit tout autre corps, à augmenter l'écart des températures entre la source supérieure ou le calorifère, et la source intérieure, ou le réfrigérant?

N'est-on pas autorisé à dire que l'emploi actuel de la vapeur d'eau est essentiellement défectueux, puisqu'il semble qu'on retrouve dans la vapeur s'échappant, soit à l'air libre, pour les machines sans condensation, soit au condenseur pour les machines qui en sont munies, la plus grande partie de la chaleur empruntée à la source supérieure, etc., etc.

Ces questions ne restaient pas toutes sans réponses : on disait que l'eau prise à l'état liquide avait l'avantage d'être fournie en quelque sorte gratuitement par la nature, et celui de représenter, sous un très-petit volume facile à chauffer, l'équivalent d'un volume considérable d'un corps qu'on eût pris tout d'abord à l'état gazeux ; que la quantité de chaleur absorbée lors de la vaporisation, sans augmentation de température, pouvait trouver sa compensation dans l'énorme expansion qui accompagne ce changement d'état; que la perte de chaleur constatée dans la vapeur d'échappement ou retrouvée dans l'eau sortie du condenseur, était inévitable, dès qu'elle correspondait à la plus basse température que l'on pût pratiquement réaliser, etc., etc.

Mais ces questions, comme les réponses qu'on y pouvait faire, étaient essentiellement vagues et sans précision, tant qu'on manquait d'une théorie reliant les phénomènes calorifiques à la production du travail, et permettant à' é\^\uer numériquement les inconvénients ou les avantages, vrais ou supposés, dont on se prévalait de part et d'autre. En attendant, des essais se répétaient, pour substituer, ou pour associer à la vapeur d'eau d'autres corps, tels que l'acide carbonique, l'air atmosphérique, l'éther ou le chloroforme, Tammoniaque, etc., etc.

En attendant aussi, malgré tous ces essais, la vapeur d'eau continuait à prévaloir à peu près exclusivement dans la pratique.

Enfin, il s'est produit, dans ces dernières années, une conception s'appuyant sur un ensemble de faits établis par les expériences des physiciens, qui est venue jeter le plus grand jour sur toutes ces questions, et poser sur des bases solides ce qu'on peut appeler la théorie mécanique de la chaleur.

C'est cettethéorienonvelle, due principalementaux spéculations de MM. Meyer et Ciausius, en Allemagne, et aux belles expériences de

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M. Joule, en Angleterre, et de M. Hirn, en France, qu'il s'agit actuellement d'exposer.

On la présentera sous une forme synthétique, en se bornant aux détails nécessaires pour en bien faire saisir la portée au point de vue des machines à feu. On reconnaîtra qu'elle explique un assez grand noùibre de faits variés, et qu'elle concorde avec un assez grand nombre de lois déduites de l'observation, pour qu'il ne doive rester aucun doute sérieux sur sa réalité, et qu'on puisse la prendre avec assurance comme point de départ pour apprécier, soit la valeur des modifications qu'on pourrait être tenté d'apporter aux machines à vapeurs, soit le mérite de toute autre machine à feu, dans laquelle on proposerait de remplacer la vapeur d'eau par un autre corps servant d'intermédiaire.

§ 2. — Premier aperçu de la théorie mécanique de la chaleur.

(406) Depuis que les physiciens s'occupent d'étudier les phénomènes produits dans les corps par l'intervention de la chaleur, deux théories ont été en présence, celle de rémission et celle des ondulations.

Dans la théorie de l'émission, on imagine un fluide très-sublil, impondérable, existant condensé dans les divers corps de la nature, s'échappant incessamment de chacun de ces corps avec une trèsgrande vitesse et en ligne droite, pour rayonner vers les autres corps, qui renvoient à leur tour au premier celui qu'ils renferment.

La température d'un corps dépend de la quantité plus ou moins grande de ce fluide qu'il contient actuellement. L'équilibre de tem. pérature, qui s'établit toujours entre divers corps qui se trouvent en présence dans une même enceinte, supposée imperméable à la chaleur, a lieu lorsque chacun d'eux reçoit de l'ensemble des autres corps autant de fluide qu'il en émet lui-môme. Un corps est plus chaud ou plus froid que les autres, lorsqu'il en reçoit n,oim ou plus qu'il ne leur en envoie; c'est par suite de cet échange inégal que la différence de température va successivement en s'atténuant, pour faire place enfin à un état d'équilibre, état qui se continue ensuite indéfiniment, tant que l'ensemble des corps considérés ne reçoit ni

5j6 cours de machines.

ne perd aucune quantité de chaleur, en rempruntant ou en la communiquant à des corps étrangers.

Dans la théorie des ondulations, on suppose encore un fluide impondérable, auquel on donne le nom d'éther, fluide parfaitement élastique et d'une ténuité extrême, doué d'inertie, quoique sans pesanteur, pénétrant tous les corps, y existant à un état de condensation plus ou moins grand, et formant ainsi, autour de chaque molécule, comme une sorte d'atmosphère plus ou moins épaisse. On le considère comme existant également dans les espaces, vides en apparence, qui peuvent séparer ces corps. Les molécules de ce fluide ne rayonnent pas d'un corps à l'autre, comme on l'a supposé dans la théorie de l'émission; mais elles peuvent, avec une extrême facilité, entrer en vibration sur place^ et ce sont ces vibrations qui se transmettent avec une très-grande rapidité, à la ma-' nière des ondes dans un fluide pondérable ordinaire.

Cet état vibratoire est d'ailleurs communiqué à l'éther par les molécules pondérables des divers corps, lorsqu'elles sont ellesmêmes en vibration, et c'est par Tintermédiaire de ce fluide impondérable que ces corps peuvent agir les uns sur les autres, môme à distance, pour modifier mutuellement leur état vibratoire.

La théorie des ondulations a décidément prévalu aujourd'hui, bien que celle de l'émission ait été longtemps acceptée, même par les plus grands esprits, notamment par Newton.

Dans la théorie des ondulations, on considère que les phénomènes calorifiques sont produits par un certain mouvement vibratoire des particules dont les corps sont composés.

A une température donnée d'un corps correspond un certain étal vibratoire des molécules de ce corps.

Deux corps sont dits à 1^ même température lorsqu'ils vibrent l'un et l'autre, de manière qu'ils communiquent à l'éther des vibrations qui sont en concordance telle que les vibrations de l'un ne tendent point à modifier celles de l'autre.

(407) Pour se faire une idée nette de ce mouvement vibratoire, on peut se représenter qu'on ait un corps solide, d'abord en repos, et par conséquent n'ayant aucune force vive.