DE LA CHALEUR GOMME FORGE MOTRIGE

une force exactement déterminée un arbre vertical muni de 8 couples de palettes en laiton dans une masse liquide quelconque (de Teau ou du mercure), par exemple au milieu de laquelle étaient dispersées 4 couples de vannettes également en laiton. (Voir fig. 147.)

En tenant compte du travail employé à faire mouvoir l'arbre, déduisant le travail absorbé parles résistances passives de l'appareil, travail qu'on s'est attaché à rendre aussi faible que possible, en employant des dispositions semblables à celles de la machine d'Atwood, tenant compte des pertes de chaleur dues au milieu ambiant et de la chaleur communiquée aux vases et aux palettes en même temps qu'au liquide, M. Joule est arrivé, toutes corrections faites, à ce résultat que la production d'une calorie a correspondu à un travail moteur de 424'"",9 pour l'eau et 425^°,6 pour le mercure, soit en moyenne 425*"",25.

On remarquera, tout d'abord, l'accord extrêmement remarquable entre ce résultat expérimental, et celui du n° 361, obtenu par des calculs appliqués à des circonstances absolument différentes.

(4»0) M. Joule a obtenu encore le même nombre par le frottement de deux meules de fonte l'une sur l'autre. Dans cette expérience le frottement ne produisait pas d'altération permanente des surfaces frottantes ; mais il se manifestait un bruit, une sorte de ronflement appréciable, c'est-à-dire des vibratioiis sensibles qui ne semblent pas rentrer dans la classe des vibrations produisant les phénomènes calorifiques. Il en a tenu compte en cherchant quel travail il fallait imprimer à l'archet d'un violoncelle pour produire le même son.

(4Sf ) Enfin M. Joule a vérifié le nombre du n"" 361, en faisant une expérience dans laquelle une masse de gaz était comprimée, et en recherchant directement la quantité de chaleur produite par cette C(Jmpression.

On remarquera que cette expérience n*est pas au premier abord aussi concluante que les autres, puisqu'à la fin le corps soumis à

l'opération n'est pas à son état initial; il a repris la même température, mais non la même pression.

Par conséquent son énergie intérieure peut avoir subi une variation dont il faudrait tenir compte.

Mais il sera ultérieurement démontré que l'énergie intérieure d'un gaz ne dépend que de la température.

On doit donc regarder ces trois expériences faites, on le remarquera, sur des liquides, sur des solides et sur des gaz, comme constituant une vérification complète de la théorie.

Le principe de Meyer semble ainsi établi d'une manière non moins solide que toute autre loi physique qu'on ne discute plus et qu'on accepte avec ses conséquences.

(4I««) Cette loi se résume en définitive en une équivalence entre la chaleur et le travail, à raison de 425 kilogrammètres par calorie

ou de j^ de calorie par kilogrammètre.

Pour faire l'application de cette loi aux machines, ce qui est ici notre objet principal, il n'est pas inutile d'examiner de quelle manière, et, en quelque sorte, par quel mécanisme on peut concevoir que l'on fasse une certaine dépense de chaleur, c'est-à-dire, en définitive, une certaine dépense de force vive vibratoire qui ait pour résultat un travail pratiquement applicable à la production etàl'entretien du mouvement d'une machine.

C'est ce qu'il est facile de comprendre, en se reportant à ce qui a été exposé au n° 389.

Un corps quelconque que l'on échauffe augmente généralement de volume ; les vibrations que les molécules de ce corps exécutent devenues plus rapides et plus amples à mesure qu'il s'échauffe expliquent cette augmentation.

Si l'on suppose le corps placé dans un cylindre de section invariable, la dilatation ne pouvant se faire que dans le sens de Taxe pourra pousser un piston et produire ainsi un travail extérieur. L'effort exercé sur le piston, donnera lieu, en vertu du principe de l'égalité entre l'action et la réaction, à un effort égal de la part du piston sur les molécules du corps et à un travail négatif exercé sur

DE Là chaleur comme FORCE MOTRICE. S09

l'ensemble de ces molécules ; celles qui vibrent au contact du piston perdront ainsi de leur force vive, et cette perte se répartissant sur l'ensemble des molécules du corps en diminuera l'énergie intérieure, c'est-à-dire la température, et il y aura, de ce chef, une disparition de chaleur en rapport avec le travail transmis au piston.

Un coup de piston ayant été ainsi donné, il faut pour que le mouvement puisse se continuer dans la machine, que le piston revienne à son point de départ et que la succession de ces deux mouvements ollernatifs puisse se répéter indéfiniment.

Si pendant le retour à sa position primitive, le piston trouvait le corps, à chacune de ces positions intermédiaires, dans les mêmes conditions de pression de volume et de température, il est clair, ainsi qu'on Ta déjà dit au n° 412, qu'il aurait à surmonter, dans sa course rétrograde, un travail résistant égal au travail moteur reçu dans son excursion directe, et il ne resterait rien de disponible pour faire marcher la machine.

Il faut donc absolument que la seconde période ait lieu à une plus basse température que la première, afin qu'à une position donnée du piston, qui correspond à un volume déterminé du corps, corresponde une température moindre^ et par suite une moijidre pression sur ce piston.

(4î88) On peut concevoir que l'on procède de la manière suivante :

On aura deux sources indéfinies de chaleur à des températures différentes T et ty que nous appellerons Tune le calorifère et la seconde le réfrigérant; on mettra le corps en contact avec la première pendant qu'en se dilatant sans se refroidir il poussera le piston ; puis on interceptera la communication avec le calorifère ï, et on laissera le corps se dilater jusqu'à ce que, continuant à pousser le piston et en se refroidissant en même temps puisqu'il produira un travail extérieur, il ait pris une température voisine de ^ alors le piston aura achevé sa course directe.

A ce moment, on mettra le corps en relation avec le réfrigérant. 11 se mettra en équilibre de température avec lui, s'il n'y est déjà, et le piston commencera sa course rétrograde, comprimant le corps,

sans réchauffer cependant, à cause de sa communication constante avec le milieu à la température t. Enfin, arrivé à un point conve* nable, on interrompra cette communication, le piston continuant sa course rétrograde comprimera le corps en réchauffant, et devra en achevant sa course l'avoir ramené à la fois à son volume primitifet à la température T. Tout sera prêt pour commencer une deuxième excursion directe, et ainsi de suite indéfiniment.

Ainsi 4 phases bien distinctes sont à distinguer :

1° La dilatation à température T, pendant laquelle la source supérieure, ou le calorifère^ cède de la chaleur au corps, qui tend à se refroidir par le fait du travail extérieur qu'il produit sur le piston et du travail intérieur des forces moléculaires ;

2** La dilatation à chaleur constante, pendant laquelle le corps placé dans une enveloppe qu'on suppose théoriquement imperméable à la chaleur, se refroidit de la température T à la température t, par le fait des mêmes travaux intérieur et extérieur ;

S"" La compression à température t, pendant laquelle le corps, qui tend à se réchauffer par le travail extérieur qui lui est appliqué et par le travail intérieur qui est actuellement un travail moteur, cède de la chaleur à la source inférieure ou au réfrigérant;

i? Enfin la compression à chaleur constante, pendant laquelle le corps comprimé dans une enveloppe supposée encore imperméable à la chaleur, se réchauffe et revient en même temps à son état primitif de pression de volume et de température.

On a donc de la chaleur prise au calorifère pendant la première période, et de la clialeur cédée au réfrigérant pendant la troisième.

Le travail des forces moléculaires est identiquement nul dans l'évolution entière, puisque le corps est revenu à sa condition initiale de pression de volume et de température.

On n'aperçoit d'autre travail que l'excès du travail moteur transmis au piston pendant la course directe sur le travail résistant de la course rétrograde.'

En même temps il a disparu une certaine quantité de chaleur égale à la quantité reçue de la source supérieure, diminuée de la quantité cédée à la source inférieure.

La théorie nous conduit à dire qu'il y a entre ces deux résultats.