CALCULÉE

De la formule de W. Tliomson ainsi vérifiée, M. Verdet a déduit la relation qui existe entre la chaleur spécifique sous pression constante et la chaleur spécifique sous volume constant d'un liquide quelconque. Cette relation montre que pour tous les liquides, qu'ils se contractent ou se dilatent sous l'influence de la chaleur, la chaleur spécifique sous volume constant est toujours plus faible que la chaleur spécifique sous pression constante.

La formule calculée pour l'eau et pour le mercure à la température de zéro ournit les résultats suivants :

Four l'eau, la chaleur spécifique sous volume constant est

Le rapport de la chaleur spécifique sous pression constante et de la chaleur spécifique sous volume constant est

Pour le mercure, en adoptant pour chaleur spécifique C, sous pression constante à zéro le nombre 0,0280, on trouve :

Corps solides. Quand il s'agit d'un solide, la vérification expérimentale de la formule générale de W. Thomson n'est pas possible, parce qu'on ne connaît pas de mode d'opération qui permette d'exercer une compression subite sur toute la surface du corps et d'apprécier, en même temps, avec exactitude, la variation de température correspondante. Mais on a pu étudier, dans les soHdes, les variations de température correspondantes aux allongements linéaires produits par des tractions exercées dans un sens déterminé. Dé la formule générale de "W. Thomson on déduit l'expression suivante, qui donne la valeur théorique de cette variation 6 température :

Tm

Dans cette formule T,E,ll représentent toujours la température absolue à laquelle on opère, l'équivalent mécanique de la chaleur et la chaleur spécifique du corps sous pression constante, m est le coefficient de dilatation linéaire du corps taillé en barre et tendu par un poids déterminé P, ti- est l'accroissement subit du poids tenseur P, 70 est le poids de l'unité de longueur à zéro. Dans ce cas, ô indique évidemment de combien de degrés la température du corps s'abaisse sous l'influence de l'accroissement de la traction.

M. Joule a cherché à vérifier l'exactitude de cette formule en opérant sur des barres métalliques de 30 centimètres de longueur et de 6 millimètres de diamètre. L'accord a été satisfaisant entre les résultats de l'expérience et les indications de la théorie.

La formule précédente indique que 6 et m sont toujours de même signe. Si donc on opère sur un solide qui s'allo7ige sous l'influence de la chaleur, m est positif, et V abaissement de température correspondant à un excès de traction longitudinale a aussi une valeur positive. L'expérience et le calcul s'accordent donc pour montrer que la tempérulure de ce corps taillé eu barre s'abaisse

quand on l'étiré longitudinalement et s'élève quand on le comprime suivant sa longueur.

Mais si l'expérience porte sur un solide qui se raccourcit sous l'influence de la chaleur, m et 6 deviennent tous les deux négatifs. La théorie indique donc que, dans le cas d'im solide qui se raccourcit sous l'influence de la chaleur, la température du corps s'élève quand on Vétire longitudinalement et s'abaisse quand, préalablement étiré, il reprend sa longueur primitive. Ces indications de la formule précédente rendent complètement compte des phénomènes thermiques développés dans les bandes étroites et les liges de caoutchouc.

Un physicien anglais, Gough, constata le premier qu'une bande de caoutchouc ordinaire s'échauffe d'une manière très -appréciable quand on l'étiré, et qu'elle se refroidit quand, la tension diminuant, elle se raccourcit et reprend sa longueur initiale. En poursuivant ses recherches, Gough montra qu'une bande de caoutchouc ordinaire, tendue par un poids, se contracte sous l'influence d'une éléva-tion de température. L'expérience a donc confirmé les indications théoriques de la formule.

M. Joule a repris ces expériences intéressantes et a opéré sur du caoutchouc vulcanisé. Ses recherches ont fourni les résultats suivants : i" une tige de caoutchouc vulcanisé s'allonge sous l'influence de la chaleur et se refroidit sons l'action d'un faible poids tenseur ; 2° pour une certaine valeur plus grande du poids tenseur, la traction ne détermine aucune manifestation thermique, et la tige n'éprouve aucune variation de longueur sous l'influence de la chaleur ; 3" pour un poids tenseur p/ws fort, la tige s'échauffe par la traction et se raccourcit sous l'influence de la chaleur.

. Il serait difficile d'imaginer une vérification plus éclatante des indications de la théorie et une explication plus complète des anomalies ou des phénomènes thermiques observés dans les lames et les tiges de caoutchouc pendant leur allongement ou leur contraction.

Gaz réels. Les molécules des gaz parfaits, tels que nous les avons définis, sont à des distances telles qu'elles n'exercent aucune action les unes sur les autres; dans ces corps, les variations de volume s'effectuent sans travail intérieur. Mais les gaz réels, même l'hydrogène, s'éloignent tous de cet état idéal; les expériences de MM. Joule et W. Thomson ont démontré que les changements de volume de ces corps, lorsqu'ils s'effectuent sans production de travail extérieur, s'accompagnent toujours d'une variation d'énergie interne, d'un travail intérieur. Du principe de Carnot et des expériences de MM. Joule et "W. Thomson sur l'écoulement des gaz, on déduit la relation qui existe entre le volume, la pression et la température absolue d'un gaz réel. Les recherches de M. V. Regnault sur la loi de Mariotte pour les pressions allant jusqu'à 28 atmosphères aux températures voisines de zéro, et pour des pressions variant de un demi atmosphère jusqu'à quatre atmosphères aux températures voisines de 100 degrés, fournissent les éléments nécessaires pour comparer les déductions de la théorie aux résultats de l'expérience. M. Rankine a montré que la formule déduite du principe de Carnot s'accorde d'une manière remarquable avec les conclusions des travaux de M. V. Regnault.

Applications aux changements d'état. Lorsqu'un corps solide, exposé cà l'action d'une source de chaleur, a atteint un degré déterminé de température, son état thermique ne varie plus, bien qu'il continue à recevoir de nouvelles quantités de chaleur. Mais le corps change d'état physique ; il passe de l'état solide à l'état

liquide, et, malgré l'action incessante de la source de clialeur, sa température reste stationnaire jusqu'à ce que la transformation, ]a. fusion, ait envahi sa masse entière.

Un phénomène de même nature se produit au moment oii un liquide a atteint, sous une pression constante, la température de l'ébuUition. Les nouvelles quantités de chaleur qu'on lui fournit hâtent le changement d'état ; mais, tant que dure l'ébuUition, la température du liquide qui se transforme en vapeur reste invariable.

L'expérience démontre donc qu'au moment de son passage de l'état solide à l'état liquide ou de l'état liquide à l'état gazeux fout corps absorbe une certaine quantité de chaleur qui, tout entière employée à opérer la transformation, n'exerce aucune influence sur sa température actuelle. Le principe de la conservation de la force ou de l'énergie nous permet de déterminer le rôle joué, dans le changement d'état, par cette chaleur ainsi consommée et connue sous la dénomination de chaleur latente de fusion ou de vaporisation.

Puisque, pendant le changement d'état, la température reste constante, la chaleur consommée par le corps n'exerce évidemment aucune influence sur les mouvements vibratoires des molécules, ne détermine aucune variation de la force vive de ces molécules. Mais, au moment oii le corps change d'état, son volume varie et les distances réciproques de ses molécules changent ; il se produit donc un travail extérieur résultant du déplacement des points d'application des forces extérieures, et un travail intérieur correspondant à la variation des distances réciproques des molécules. La quaritité de chaleur consommée pendant le changement "d'état, la chaleur latente de fusion ou de vaporisation, a nécessairement pour équivalent la somme de ces deux travaux, l'un extérieur, l'autre intérieur, dont s'accompagne toujours la transformation du corps. Quand il s'agiit d'un solide qui fond, le changement de volume est très-faible, le travail extérieur est aussi trèsfaible et presque négligeable, la chaleur absorbée, la chaleur latente, est presque tout entière utilisée pour effectuer le travail intérieur correspondant à la variation des distances réciproques des molécules. Il n'en est pas de même dans le cas du passage de l'état liquide à l'état gazeux ; la variation du volume est considérable, et nécessairement une partie notable de la chaleur latente est représentée par le travail extérieur.

1° Fusion. L'expérience démontre qu'en faisant varier la pression extérieujre on peut élever ou abaisser la température de fusion d'un corps solide. L'application du principe de Garnot au passage de l'état solide à l'état liquide fait dépendre le sens de l'influence de l'augmentation de pression sur la température de fusion du sens dans lequel s'effectue le changement de volume dont s'accompagne la liquéfaction.

Pour tous les corps qui se dilatent en passant de l'état solide à l'état liquide, la température de fusion s'élève lorsqu'on augmente la pression à laquelle ils sont soumis.

Pour tous les corps qui, comme l'eau, se contractent en passant de l'état solide à l'état liquide, l'influence de l'augmentation de pression est inverse ; la température de fusion de ces corps s'abaisse quand on augmente la pression à laquelle ils sont soumis.

Les résultats expérimentaux, rapportés page 692 et suivantes, confirment pleinement ces indications de la théorie.

Nous avons vu (p. 690) que l'état liquide peut persister bien au-dessous de la

température normale de sa solidification; nous avons indiqué les circonstances dans lesquelles on observe ce phénomène de surfusion déjà signalé par Fahrenheit et Bladgen. Nous avons vu que, pour tous ces corps maintenus dans cet état de surfusion, les gouttes liquides se solidifient brusquement quand on les touche avec un fragment solide du même corps. Il existe donc pour chaque corps un intervalle de température, dans l'étendue duquel le corps peut indifféremment prendre l'état solide ou se maintenir à l'état liquide; la température normale de solidification est la limite supérieure de cet intervalle ; des deux arrangements moléculaires compatibles avec les températures comprises dans cet intervalle, l'état solide est celui qui réalise les conditions de l'équilibre stable.

A quelque température que s'opère la solidification d'un liquide, si la pression reste constante, le travail extérieur est évidemment le même. Il n'en est pas de même du travail intérieur, et la quantité de chaleur dégagée au moment de la solidification d'un liquide doit varier avec la température à laquelle s'effectue le changement d'état. L'application du principe de l'équivalence démontre que, pour tous les corps dont la chaleur spécifique est plus grande à l'état liquide qu'à l'état solide, la quantité de chaleur dégagée par un liquide au moment où le corps se solidifie atteint sa valeur maximum quand le changement d'état s'effectue à la température normale de solidification, la transformation s'effectuant toujours sous la même pression.

2" Vaporisation. Les recherches de M. Dufour (p. 715) font connaître les conditions dans lesquelles l'état liquide peut être maintenu bien au-dessus du point normal d'ébullition. A partir du degré de l'échelle thermométrique auquel la tension de la vapeur est égale à la pression extérieure, et dans un intervalle de température variable avec la nature du corps considéré, un corps peut exister à l'état liquide ou à l'état gazeux ; mais, si l'expérience prouve que, dans cet intervalle, les deux états sont possibles, elle montre aussi que l'état gazeux est de beaucoup le plus stable. Au moment oii le liquide surchauffé se transforme brusquement en vapeur, il y a absorption d'une certaine quantité de chaleur; cette chaleur latente de vaporisation du liquide surchauffé doit être distinguée de sa chaleur latente normale, c'est-à-dire de la quantité de chaleur que ce liquide absorbe lorsque, sous la même pression, il se vaporise au point normal d'ébullition. En partant de cette considération, que, dans les deux cas, le travail extérieur est le même, le principe de l'équivalence permet d'établir une relation simple entre la chaleur latente d'un liquide surchauffé et sa chaleur latente normale. Cette relation indique que, pour tous les corps dont la chaleur spécifique est plus grande à l'état liquide qu'à l'état gazeux, la chaleur latente normale est un maximum par rapport aux diverses valeurs que, sous la même pression, peut prendre la chaleur latente du même liquide surchauffé.

Une quantité déterminée de vapeur saturée étant donnée, quelle est la quantité de chaleur qu'il faut lui fournir ou lui enlever pour la maintenir saturée quand on augmente ou que l'on diminue la pression qu'elle supporte? Cette question est d'une haute importance pour la théorie des machines à vapeur. Longtemps on a cru qu'une vapeur saturée se maintient d'elle-même dans l'état de saturation sous des pressions différentes, sans addition ni soustraction de chaleur; en d'autres termes, on admettait que de la vapeur saturée et enfermée dans une enceinte imperméable h la chaleur reste saturée quand on la comprime ou quand elle se dilate. C'était là une hypothèse toute gratuite, dont l'inexactitude a été démontrée par la théorie mécanique de la chaleur.

On appelle chaleur spécifique de la vapeur saturée la quantité de chaleur absorbée par l'unité de poids de la vapeur, pour une élévation de température de un degré, sous une pression croissante constamment égale à la tension maximum de la vapeur à la température correspondante. Nous désignerons par la lettre m cette chaleur spécifique de la vapeur saturée.

L'application du principe de l'équivalence et du principe de Carnot permet de déterminer l'expression générale de cette chaleur spécifique m de la vapeur saturée, en fonction de la température absolue, de la chaleur latente de vaporisation et de la chaleur spécifique du liquide qui a fourni la vapeur considérée. Les précieux documents contenus dans- les publications de M. V. Regnault et les résultats des recherches de MM. Faibairn et Tate permettent de calculer la valeur de ce coelficient m pour un certain nombre de vapeurs. Les liquides qui fournissent ces vapeurs se divisent en trois catégories.

Une première catégorie comprend les liquides pour lesquels m est positif et croît à mesure que la température s'élève ; elle ne comprend encore qu'un seul liquide, Véther.

On trouve les valeurs suivantes pour la chaleur spécifique m de la vapeur saturée d'éther :

TEMPÉRilTBRE. VALEUB BE m.

m représente la quantité de chaleur que doit absorber l'unité de poids de la vapeur, quand on élève sa température de un degré et qu'en même temps on la comprime pour la maintenir saturée. Puisque m est positif, ce résuUat indique qne, pour maintenir saturée la vapeur d'éther pendant qu'on la comprime, il faut lui communiquer de la chaleur ; au contraire, pour maintenir saturée la vapeur d'éther pendant qu'elle se dilate, il faut lui soustraire de la chaleur. L'exactitude de ces indications de la théorie a été expérimentalement vérifiée par M. Hirn.

Imaginons une quantité déterminée de vapeur saturée d'éther enfermée dans une enceinte imperméable à la chaleur. Si l'on vient à la comprimer, nécessairement une partie de la vapeur se condensera, pour fournir au reste de la vapeur la chaleur nécessaire pour la maintenir saturée ; si au contraire la vapeur se dilate, ne pouvant pas perdre la chaleur qu'il faudrait lui enlever pour la maintenir saturée, elle s'échauffera, parle fait même de la dilatation, au-dessus de la température nécessaire pour qu'elle restât saturée et passera à l'état de vapeur surchauffée.

Une deuxième catégorie renferme les liquides pour lesquels m est négatif et décroît, en valeur absolue, à mesure que la température s'élève. Elle comprend Veau, le sulfure de carbone, V acétone et Y alcool.

La formule donne :

Pour la vapeur d'eau,

IBMPBRATORI!. TAIEOR BE nL

Pour la vapeur de sulfure de carbone,

TEMPÉIiATHRE, VAI.EDR DE m.

40 — o,ni

Pour la vapeur d'acétone,

températuhe. vjlecr be m.

Le signe négatif de m indique que les phénomènes thermiques développés par la contraction et la dilatation des vapeurs saturées de ces trois liquides sont inverses de ceux qui correspondent aux changements de volume de la vapeur saturée d'éther. Ainsi, par exemple, pour maintenir saturée de la vapeur d'eau que l'on comprime il faut lui enlever de la chaleur ; il faut au contraire lui communiquer de la chaleur pour qu'elle reste saturée pendant qu'elle se dilate. Ces indications de la théorie ont été expérimentalement vérifiées par M. llirn.

Imaginons de la vapeur d'eau saturée renfermée dans une enceinte imperméable à la chaleur. Elle s'échauffe nécessairement et passe à l'étal de vapeur surchauffée si on la comprime ; si au contraire elle se dilate, une partie de la vapeur se liquéfie et dégage la chaleur nécessaire pour maintenir le reste à l'état de saturation.

Une troisième catégorie contient les liquides pour lesquels î?i est négatif à hisse température, diminue, en valeur absolue, à mesure que la température s'élève, devient nul à une certaine température, prend enfin le signe positif et croît avec la température. Elle comprend la benzine, le chloroforme, le chlorure de car^ bone C^C/*. La formule donne:

Pour la benzine,

TEMPÉRATURE. VALKDR DE m.

0» — 0,lo5

Pour le chloroforme,

TEHPKRATCRE. VALEUR DE m.

Pour le chlorure de caibone C^CP,

TEHPÉRATDRE. VAIEOR DE m.

Dans l'intervalle de température correspondant à la valeur négative de w, ces vapeurs saturées se conduisent comme la vapeur d'eau; dans l'intervalle correspondant à la vapeur positive de m, ces vapeurs saturées se conduisent comme la vapeur d'éther, quand leur volume varie.

Ces propriétés de la vapeur d'eau dont l'existence a été révélée par la théorie et constatée par l'expérience, jouent un rôle de la plus haute importance dans les machines à vapeur. A l'époque oii elles n'étaient ni connues ni même soupçonnées, on calculait ainsi qu'il suit la puissance de ce moteur : Soit une machine à détente et à condenseur. La vapeur arrive dans le cylindre à la tension de cinq atmosphères, à la température de 152 degrés; la quantité de chaleur totale qu'elle possède est 653 calories. Au moment où elle reprend l'état liquide dans le condenseur à la température 40 degrés, au moment où son rôle d'agent mécanique cesse elle possède encore 619 unités de chaleur. La machine n'utilise donc que 655 — 619 = 54 unités de chaleur, c'est-à-dire, en nombres ronds, le dix-neuvième de la chaleur totale de la chaleur empruntée au foyer de combustion. Et cependant l'expérience montrait que les bonnes machines à haute pression, à détente et à condenseur, employées dans l'industrie, utilisent le huitième de la chaleur totale empruntée au foyer de combustion.

Les propriétés nouvellement découvertes de la vapeur d'eau donnent la clef de ce désaccord entre l'expérience et la théorie, le calcul précédent est faux, parce qu'il suppose gratuitement qu'en se dilatant la vapeur reste sèche et saturée, parce qu'il ne tient pas compte de la chaleur dégagée par la portion de vapeur qui se condense nécessairement pendant la détente. Le mélange de liquide et de vapeur qui s'écoule du cylindre dans le condenseur emporte avec lui une quantité de chaleur notablement inférieure aux 619 calories qu'on lui attribuait dans le calcul précédent. La chaleur ainsi rendue libre par le fait de la condensation dont s'accompagne la détente sert à maintenir la force élastique de la vapeur qui reste dans le cylindre au degré de température correspondant à son point de saturation et par suite joue le rôle d'une force motrice agissant dans le sens du mouvement d'ascension du piston. C'est donc en réalité dans la condensation dont s'accompagne la détente, que la machine à vapeur puise la majeure partie de sa puissance.

Applications aux phénomènes thermiques dont s'accompagnent les actions chimiques. Au moment où la soude, à l'état de dissolution aqueuse, se combine avec l'acide sulfurique pour former un sel neutre, il y a production de chaleur et l'expérience apprend qu'à chaque unité àe poids de base combinée avec une quantité équivalente d'acide correspond un dégagement de 520 calories. La signification précise de cette production de chaleur découle naturellement des principes de la théorie mécanique de la chaleur.

Dans le cas considéré et dans tous les cas où, la variation de \olume pendant la réaction étant nulle ou du moins très-faible, les points d'application des forces extérieures n'éprouvent pas de déplacement appréciable, la quantité de chaleur dégagée mesure exactement le travail des forces intérieures {affinités chimiques) mises enjeu dans la réaction. Cette production de chaleur au moment de la formation du sulfate de soude accuse un accroissement de la force vive des vibrations moléculaires, un accroissement d'énergie actuelle que l'on peut transformer en énergie sensible, c'est-à-dire utiliser comme force motrice soit pour soulever un poids soit pour communiquer de la force vive à im corps extérieur. Evidemment, au moment où ils sont mis en présence et que leurs forces intérieures {affinités chimiques) les sollicitent à s'unir, les composants du sel qui va se former, l'acide sulfurique et la soude, possèdent, à Vétat potentiel, cette énergie qui se manifeste à Vétat actuel au moment de la combinaison et dont la mesure thermique est 520 unités de chaleur.

Quand elle s'effectue sans changement appréciable de volnme, une combinaison chimique ne fait donc que transformer en énergie actuelle (en chaleur libre) la somme des énergies potentielles des éléments en présence avant la réaction,

La signification de la chaleur dégagée pendant la combinaison est plus complexe lorsque la réaction s'accompagne d'un changement nolable de volume. L'expérience montre que la combinaison de Vimité do poids d'hydrogène avec la quantité équivalente d'oxygène développe 34462 calories. Mais les éléments sont mis en présence à l'état gazeux, et l'eau formée par leur union est recueillie à l'état liquide. Il y a donc, dans ce cas, une diminution considérable de volume; pendant la réaction, les forces extérieures travaillent dans le même sens que les forces intérieures. L'accroissement d'énergie actuelle mesuré par les 54462 calories dégagées représente donc à la fois la diminution d'énergie potentielle de l'hydrogène et de l'oxygène et la diminution d'énergie potentielle des forces extérieures dont les points d'application se sont déplacés dans le sens de l'action de la pesanteur.

Pendant la transformation du carbone en acide carbonique, le volume de l'oxygène ne varie pas, mais le volume du carbone éprouve une dilatation très-considérable. La signification de la chaleur de combustion 8080 du carbone a donc aussi une signification complexe. Elle représente le travail des forces intérieures diminué du travail des forces extérieures; dans ce cas, en effet, les travaux de ces deux groupes de forces sont évidemment de signes contraires; V énergie potentielle diminue dans l'un et augmente dans l'autre.

La quantité de chaleur dégagée par une combinaison chimique reste, dans tous les cas, une donnée expérimentale parfaitement précise ; mais la significatiort théorique de cette quantité de chaleur est moins nettement détinie dans le cas où la réaction s'accompagne d'une variation de volume, que dans le cas où le volume reste sensiblement le même.

Les combinaisons du carbone et de l'oxygène sont au nombre de deux : l'oxyde de carbone et l'acide carbonique. L'oxyde de carbone correspond à un premier degré d'oxydation dans lequel les affinités chimiques des deux éléments ne sont pas complètement satisfaites ; ces forces intérieures effectuent un nouveau travail au moment où le carbone subit un second degré d'oxydation et passe à l'état d'acide carbonique. Or, l'expérience démontre que :

L'unité de poids de carbone, en passant à l'état d'oxyde de carbone, dégage 2473 calories;

L'unité de poids de carbone, en passant de l'état d'oxyde de carbone à l'état d'acide carbonique, dégage 5607 calories ;

L'unité de poids de carbone, en passant d'emblée à l'état d'acide carbonique, dégage 8080 = 2475 + 5607 calories.

L'acide carbonique peut donc être obtenu par deux voies différentes : on peut d'emblée faire subir au carbone son maximum d'oxydation; on peut produire d'abord de l'oxyde de carbone et transformer ensuite cet oxyde en acide carbonique. L'expérience démontre que la quantité de chaleur dégagée reste rigoureusement la même dans les deux cas. Les principes de la théorie mécanique de la chaleur montrent qu'il doit nécessairement en être ainsi. En effet, que l'on procède par l'une ou par l'autre de ces deux voies pour produire l'acide carbonique, l'état initial et l'état final sont évidemment les mêmes, les forces extérieures et intérieures effectuent les mêmes travaux; l'accroissement de l'énergie actuelle (de la quantité de chaleur libre) est donc aussi nécessairement le même dans les deux cas.

On peut donc poser en principe général que : pour passer d'un état chimique donné à un autre état chimique également déterminé, une substance quelconque développe une quantité de chaleur toujours la même, quels que soient le nombre et la nature des états intermédiaires qu'elle subit avant d'atteindre cet état final.

Certaines combinaisons chimiques s'accompagnent d'une absorption de chaleur. Dans ces cas, au moment de la réaction, il n'y a plus diminution de l'énergie potentielle des éléments chimiques en présence; il y a, au contraire, dans ces éléments, un accroissement d'énergie potentielle dont la mesure est la quantité de chaleur consommée, empruntée au milieu ambiant. La théorie indique que la décomposition des corps ainsi fournis doit faire repasser, à l'état d'énergie actuelle ou de chaleur libre, celte énergie potentielle acquise par leurs éléments au moment de la combinaison. L'expérience, d'accord avec la théorie, montre que la ségrégation de ces corps dégage exactement autant de chaleur qu'en a consommé la combinaison de leurs éléments. Les composés chimiques de cette nature sont connus sous la dénomination de corps explosifs; leurs éléments, généralement gazeux, acquièrent, au moment de la décomposition, une force expansive capable de produire de puissants effets mécaniques. Nous nous contenterons de dire quelques mots du chlorure (V azote considéré de ce point de vue.

La composition du chlorure d'azote, découvert par Dulong, est fournie par la formule chimique AzCl'; un équivalent de ce corps pèse 120,5. Dans une série d'exj>ériences d'\uie grande précision, MM. Deville et Hautefeuille ont trouvé qu'un équivalent de chlorure à' azole absorbe, au moment de sa formation, 58477 unités de chaleur. Ce nombre 38477 est donc aussi l'expression de la quantité de chaleur que dégage instantanément un équivalent de chlorure d'azote au moment où ses éléments gazeux se séparent brusquement.

L'accroissement d'énergie potentielle du à la formation d'une ^lnité de poids de chlorure d'azote est égal au produit de la chaleur de combinaison correspondante par l'équivalent mécanique de la chaleur :

425 = 135707 kilogrammètres.

Telles sont, d'une part, la quantité de chaleur que dégage, d'autre part, l'énorme force mécanique que produit une unité de poids de chlorure d'azote au moment de sa décomposition.

« Si, ajoutent ces deux habiles chimistes, l'on suppose que le chlorure d'azote détone spontanément sans que ses éléments, en se séparant, produisent le moindre travail, c'est-à-dire si l'on admet que les gaz chlore et azote occupent le même volume que le chlorure d'azote lui-même, on déduit de ces nombres :

« 1° Que la température des gaz sera de 2128 degrés ;

« 2° Que leur pression sera de 5361 atmosphères.

« Si l'on suppose que le chlorure d'azote détone spontanément à l'air, c'est-àdire que ses éléments n'aient à accomplir que le travail d'une pression de 760 millimètres, on trouve que la température des gaz chlore et azote sera 1698 degrés.

« Les effets variés qui accompagnent la résolution du chlorure d'azote en ses éléments ont été l'objet d'ingénieuses expériences de la part de M. Abel. D'après cet observateur, le chlorure d'azote détone dans un verre de montre sans le briser lorsqu'il est au contact de l'air libre. La décomposition du corps explosif s'effectue alors par couches successives, et les gaz repoussant facilement l'air atmos-

phérique, l'effet mécanique produit est ininimum et presque réduit au travail de la pression. Au contraire, une mince couclie d'eau répandue sur le chlorure d'azote suffit pour changer les conditions de la décomposition et pour permettre à ce corps explosif de manifester les terribles effets de 135707 kilogrammètres se dépensant en un temps extrêmement court. Cette couche d'eau produit ici le même effet que le sable employé journellement comme bourre dans les travaux de mine. Le temps nécessaire pour le déplacer étant considérable par rapport à celui de la propagation de l'explosion, ce liquide apporte à peu près la même résistance à l'explosion des gaz qu'un obstacle fixe. La pression atteint alors à peu près instantanément 5561 atmosphères : pression plus que suffisante pour expliquer les effets mécaniques observés. Il y a entre cette expérience de laboratoire et la dis- . position de certains mortiers de notre marine, des rapports qu'il n'est pas sans intérêt de signaler. »

Historique. L'idée de considérer la chaleur comme le résultat du m'ouvement vibratoire des dernières particules delà matière n'est pas nouvelle dans la science.

Dans le vingtième aphorisme du second livre de Novum Organum, Bacon déduit, de l'analyse de quelques phénomèmes naturels, que la chaleur (considérée en elle-même et non pas relativement à nos sensations) esiun mouvement expansif, qui s'opère dans les molécules des corps ; un mouvement du centre à la circonférence qui se fait sans lenteur, avec une certaine rapidité et même de l'impétuosité.

Dans son premier, discours sur les Météores, Descartes s'exprime ainsi : h Je suppose premièrement que l'eau, la terre, l'air et tous les autres corps qui nous environnent, sont composés de plusieurs petites parties de diverses ligures et grosseurs, qui ne sont jamais si bien ari'angées, ni si justement jointes ensemble, qu'il ne reste plusieurs intervalles autour d'elles, et que ces intervalles ne sont pas vides, mais remphs de cette matière fort subtile, par l'entremise de laquelle j'ai dit ci-dessus que se communiquait l'action de la lumière... De plus, il faut penser que cette matière subtile qui remplit les intervalles qui sont entre les parties de ces corps est de telle nature qu'elle ne cesse jamais de se mouvoir çà et là grandement vite. . . Pour le chaud et le froid, il n'est pas besoin de concevoir autre chose, sinon que les petites parties du corps que nous touchons, étant agitées plus ou moins fort que de couturne, soit par les petites parties de cette matière subtile, soit par telle autre cause que ce puisse être, agitent plus ou moins les petits filets de ceux de ces nerfs qui sont les organes de l'attouchement; et que, lorsqu'elles les agitent plus fort que de coutume, cela cause en nous le sentiment de la chaleur, au lieu que, lorsqu'elles les agitent moins fort, cela cause le sentiment de la froideur. El vous pourrez connaître, par expérience, que c'est en cette agitation des petites parties des corps terrestres que consiste la chaleur. »

Dans son Traité de la lumière, Huyghens dit, avec cette supériorité de vues qui éclate à chaque page de ses écrits : « Omnium effectuum naturalium causœ conspiciuntur per rationes mechanicas, nisi velimus omnem spem objicere aliquid in physicis intelligendi. »

Newton, dans la cinquième question du troisième livre de son Optique, parle de l'action réciproque des corps et de la lumière ; il s'exprime ainsi : « Les corps et la lumière n' agissent-ils pas mutuellement l'un sur l'autre, c'est-à-dire les corps sur la lumière, en la répandant de tous côtés, laréfléchissant, la rompant et la pliant; et la lumière sur les corps, en les échauffant et en donnant à leurs parties

un mouvement de vibration en quoi consiste la chaleiir. » Et il ajoute, questions YI, XXIX, XXXI : « Les corps noirs ne sont-ils pas plus aisément échauffés pur la lumière que ceux de toute autre couleur, par la raison que la lumière qui tombe sur les corps noirs n'est pas réfléchie au dehors, mais entre dans ces corps et y est réfléchie et rompue en dedans, jusqu'à ce quelle soit éteinte et perdue... Les corps transparents agissent, en éloignement, sur les rayons de lumière en les rompant, les réfléchissant et les pliant: les rayons, à leur tour, a^î^ewi, à certaines distances, les particules de ces corps pour les échauffer... Ces liqueurs ne sont pas plutôt mêlées ensemble qu'elles contractent une si grande chaleur, qu'il en sort une flamme brûlante ; la véhémence et la soudaineté de cette chaleur ne prouvent-elles pas que ces deux liqueurs se mêlent avec violence, et que leurs parties portées rapidement les unes contre les autres, en se mêlant ensemble, s'entre-choquentd'une très-grande /brce... Dans les fermentations, les particules des corpsqui étaient presque en repos, sont mises en de nouveaux mouvements par un principe très-puissant qui n'agit sur elles que lorsqu'elles sont fort proches les unes des autres et qui fait qu'elles se rencontrent et s'entre-choquent avec une extrême violence, que échauffées par ce mouvement, et venant à se froisser et à se briser les unes contre les autres, elles s'exhalent en l'air, en vapeur et en flamme. »

Locke a très-heureusement exprimé la même opinion sur la nature de la chaleur : « La chaleur, dit-il, est une très-vive agitation des parties insensibles de l'objet qui produit en nous la sensation qui nous fait dire que l'objet est chaud ; de sorte que, ce qui, dans notre sensation, est de la chaleur, n'est dans l'objet que du mouvement. »

Barthez, après avoir discuté la théorie de la matérialité de la chaleur dans ses Nouveaux éléments de la science de l'homme, s'appuie sur les expériences de Rumford pour dire : « Ce qui me paraît toujours le plus vraisemblable, c'est que la chaleur est une espèce de mouvement particulier qui se produit dans les parties des corps échauffés; indépendamment de toute absorption d'une substance calorifique, fluide ou autre, qu'on supposerait y être absorbée ou combinée suivant une affinité quelconque. »

Ces citations montrent que les hommes éminents auxquels nous les avons empruntées ont fait effort pour pénétrer la véritable nature de la chaleur, mais elles n'indiquent nullement qu'ils aient eu la pensée de rechercher les rapports de cet agent et des forces mécaniques ordinaires ; il faut puiser à d'autres sources pour trouver les premiers germes de la théorie mécanique de la chaleur.

Dans les premières années du dix-huitième siècle (en 1758), Daniel BernouUi publia, dans son Hydrodynamique, une théorie de la constitution des gaz dont nous avons déjà parlé page 776. Négligée par ses contemporains, qui n'y virent sans doute qu'un débris des hypothèses cartésiennes, cette théorie a été reprise dans ces derniers temps; nous avons vu qu'admise aujourd'hui par tout le monde, elle est devenue une des bases de la science de la réciprocité des forces.

En 1780, dans leur beau Mémoire sur la chaleur, hayoisier et Laplace, discutant les deux hypothèses qu'on peut faire sur la nature de cet agent, s'exprimaient de la manière suivante : « D'autres physiciens pensent que la chaleur n'est que le résultat des vibrations insensibles des molécules de la matière... Pour développer cette hypothèse, nous observerons que, dans tous les mouvements dans lesquels il n'y a pas de changement brusque, il existe une loi générale que les "éomètres ont désignée sous le nofa.de Principe de la conservation des forces vives • cette loi consiste en ce que, dans un système de corps qui agissent les uns sur les autres

d'une manière quelconque, la force vive, c'est-à-dire la somme des produits de chaque masse par le carré de- sa vitesse est constante. Si les corps sont excités par des forces accélératrices, la force vive est égale à ce qu'elle était à l'origine du mouvement, plus à la somme des masses multipliées par le carré des vitesses dues à l'action des forces accélératrices. Dans l'hypothèse que nous examinons, la chaleur est la force vive qui résulte des mouvements insensibles des molécules d'un corps ; elle est la somme des produits de la masse de chaque molécule par le carré de sa vitesse.

« Si l'on met en contact deux corps dont la température soit différente, les quantités de mouvement qu'ils se communiquent réciproquement seront d'abord inégales ; la force vive du plus froid augmentera de la même quantité dont la force vide de l'autre diminuera, et cette augmentation aura lieu jusqu'à ce que les quantités de mouvement communiqués de part et d'autres soient égales ; dans cet état la température des corps sera parvenue à l'uniformité. »

A l'appui de cette manière d'envisager la chaleur, ils invoquaient réchauffement des corps solides frottés les uns contre les autres ; ils faisaient remarquer aussi qu'il est facile de comprendre pourquoi les corps qui s'échauffent le plus sous l'influence de l'action des rayons solaires sont ceux qui réfléchissent la moindre proportion de la lumière incidente.

Certes, il serait difficile d'imaginer une définition plus nette et plus précise de la nature du mouvement qui constitue la chaleur ; mais, dans leur travail, Lavoisier et Laplace, n'ayant jamais comparé la chaleur qu'à elle-même, n'ont pas cherché les rapports qui existent entre les forces vives calorifiques, et la force vive des corps en mouvement ; ils n'ont nulle part abordé la question de la conversion de la chaleur en travail, ils ont même posé comme principe incontestable que :

« Toutes les variations de chaleur, soit réelle, soit apparente, qu'éprouve un système de corps, en changeant d'état, se reproduisent dans un ordre inverse lorsque le système repasse à son premier état, »

« Si, dit à ce sujet M. Verdet, ils avaient ajouté que cette égalité a lieu seulement lorsque les changements d'état ne sont accompagnés A' aucun travail extérieur, la théorie mécanique delà chaleur était fondée; mais, sans ce complément, l'assertion de Lavoisier et de Laplace est une erreur démentie tous les jours par le jeu de la machine à vapeur et de la machine électro-magnétique. »

Bien que, dans ses publications ultérieures, Lavoisier, cédant aux idées courantes de son temps, ait parlé des gaz comme s'ils résultaient de la combinaison de certaines bases avec le calorique, la lecture attentive de son Traité de chimie permet d'affirmer qu'il n'avait pas entièrement abandonné la théorie qui rapporte la chaleur à des mouvements vibratoires. Il fait toujours des réserves en pariant de la matérialité de la chaleur, et ce n'est pas sans quelque scrupule qu'il inscrit la lumière et le calorique en tète de la liste des corps simples.

Quant à Laplace, il est douteux qu'il ait jamais adopté la théorie qui considère la chaleur comme la force vive des vibrations moléculaires. En effet, dans tout ce qu'il a écrit après la période de son association avec Lavoisier, il s'est montré le défenseur convaincu de la matérialité de la chaleur.

Nous avons parlé (page 733) des remarquables expériences faites pal- Rumford, en 1798, dans la fonderie de canons de Munich. Frappé de la grande quantité de chaleur développée dans le forage des canons, il se posa les questions suivantes :

« D'où vient la chaleur actuellemeiit produite dans l'opération mécanique du

forage? Est-ce la chaleur latente des copeaux métalliques qui est devenue libre?

« S'il en était ainsi, ajoule-t-il, la capacité pour la chaleur des portions de métal réduits en copeaux ne devrait pas seulement être changée ; le changement subi par elle devrait être suffisamment grand pour rendre compte de toute la chaleur produite. Et cependant ce changement n'a pas lieu, car la capacité calorifique des copeaux est restée exactement la même que celle des tranches du même métal détachées par une scie fine, avec les précautions nécessaires pour évitée réchauffement. »

Le frottement d'un pilon d'acier trempé contre le fond d'un cylindre creux eu fer, n'avait produit que 54 grammes de limaille métallique ayant la même chaleur spécifique que le fer du cylindre, et s'était accompagné d'un dégagement de chaleur suffisant pour porter de zéro à la température de l'ébulhtion 12 kilogrammes d'eau. Cette mémorable expérience lui fournit de puissants arguments contre la matérialité de la chaleur.

» En méditant, dit-il, sur les résultats de toutes ces expériences, nous sommes amenés à cette grande question qui a été si souvent l'objet des spéculations des philosophes, à savoir : Qu'est-ce que la chaleur? Y a-t-il quelque chose comme un fluide igné? Y a-t-il quelque chose qui peut être appelé proprement calorique?

« Nous avons vu qu'une quantité très-considérable de chaleur pouvait être engendrée par le frottement de deux surfaces métalliques, et engendrée de manière à fournir un courant ou flux dmis toutes les directions, sans interruption, sans intermittence et sans aucun signe de diminution ou d'épuisement. En raisonnant sur ce sujet, nous ne devons pas oublier cette circonstance des plus remarquables, que la source de chaleur engendrée par le frottement dans ces expériences paraît évidemment être inépuisable. Il est à peine nécessaire d'ajouter qu'une chose qu'un corps isolé ou un système de corps peuvent continuer de fournir indéfiniment, sans limites, ne peut absolument être une substance matérielle ; il me paraît extrêmement difficile, sinon tout à fait impossible, de se former une idée d'une chose capable d'être excitée et communiquée dans ces expériences, à moins que cette chose ne soit un mouvement. »

 la même époque (page 734), H. Davy était parvenu à déterminer la fusion de deux fragments de glace en les frottant l'un contre l'autre dans une enceinte à zéro. De cette expérience rapprochée de celles de Rumford, il tira, en 1812, dans sa Philosophie chimique, les conclusions suivantes : « Puisque toute matière peut être amenée, par le refroidissement, à occuper un espace plus petit, il est évident que les particules de la matière doivent avoir de l'espace entre elles ; et, puisque chaque corps peut communiquerle mouvement d'expansion à un corps de température plus basse, c'est-à-dire peut animer les molécules de ce corps d'un mouvement expansif, il est très-probable que ses propres molécules sont ellesmêmes en possession d'un mouvement; mais, comme il n'y a pas de changement dans la position de ses parties, aussi longtemps que la température est uniforme, le mouvement, s'il existe, doit être un mouvement vibratoire ou ondulatoire, ou un mouvement des particules autour de leurs axes, ou, enfin, un mouvement des particules les unes autour des autres. » Il est encore plus affirmatif dans la phrase suivante : « La cause immédiate des phénomènes de la chaleur est dans le mouvement ; et les lois de sa communication sont précisément les mêmes que les lois de, la communication du mouvement. »

« Parmi les contemporains de Rumford et de Davy, dit M. Verdet, le seul Young paraît avoir compris toute la portée de leurs expériences. Dans ses Leçons

de physique, publiées eu 1 SOT, il les a rapprochées de ses immortelles découvertes sur la naluie de la lumière, et il a presque atteint le vrai principe de la théorie mécanique de la chaleur. 11 a été le premier a révoquer en doute le principe admis par Lavoisier et Laplace, dont je vous ai parié tout à l'heure : « // ti'a peut-être « pas été démontré dans un seul cas, dit-il dans sa leçon sur la mesure et la ua- « ture de la chaleur, que la quantité de chaleur absorbée dans ces phénomènes « soit précisément égale à la chaleur dégagée dans le phénomène inverse. )> Dans ce simple doute était virtuellement contenue toute la théorie mécanique de la chaleur. »

Il est très-remarquable que, dès 1806, un doute de morne nature ait été formulé par un pbysiologiste, par Barthez ; « Quand on a mêlé, dit-il, une livre de lace au degré de zéro et une livre d'eau liquide à 60° (Réaumur) , on a deux livres d"eau à zéro pour résultat du mélange.

« On ne voit pas, dans cette expérience, comment la chaleur sensible de l'eau échauffée à 60°, qui opère la fusion de la glace, n'élève pas la température de cette glace au-dessus de zéro. On en a donné pour raison que cette chaleur de 60", qui est alors ainsi communiquée, se convertit en chaleur latente dans l'eau provenant de cette glace fondue, de manière à nètre plus sensible au thermomètre, ce qui se réduit à énoncer eu d'autres termes le fait même, et n'explique en aucune manière comment ces 60 degrés de chaleur ont disparu. On a avancé que ces degrés de chaleur se manifestent de nouveau au thermomètre, lorsque l'eau qui était devenue liquide repasse à l'état de glace. Mais, outre qu'il n'est point constaté que les 60 degrés de chaleur se renouvellent entièrement, il est impossible de prouver que ces degrés de chaleur, que l'on prétend être seulement développés dans ce passage inverse^ n'y soient pas réellement reproduits d'une manière inconnue, par le changement d'état de ce corps. »

Le bel article De la lumière, inséré par Fresnel, en juin 1822, dans le supplément à la traduction française de la Chimie de Tliompson, contient une note très-remarquable sur la nature de la chaleur : « Les corps noirs, dit-il, et même les surfaces métalliques les plus brillantes, ne réfléchissent pas, à beaucoup près, la totalité de la lumière qui tombe sur leur surface; les corps imparfaitement transparents, et même les plus diaphanes, quand ils sont assez épais, absorbent aussi (poiu' me servir de l'expression usitée) une quantité notable de la lumière incidente; mais il ne faut pas en conclure que le principe de la conservation des forces vives n'est pas applicable à ces phénomènes ; il résulte, au contraire, de l'idée la plus probable qu'où puisse se faire sur la constitution mécanique des corps, que la somme des forces vives doit toujours rester la même (tant que les forces accélératrices qui tendent à ramener les molécules dans leurs posilion-; d'équilibre n'ont pas changé d'intensité), et que la quantité de forces vives qui disparait comme lumière est reproduite en chaleur, d

Depuis le beau mémoire de Mellotii sur ['Identité des radiations lumineuses, calorifiques et chimiques, et les recherches de MM. L. Foucauld et Fizeau sur les interférences des rayons calorifiques, il n'est plus possible d'opposer aucune objection à la théorie qui considère la chaleur rayonnante comme produite par les mouvements vibratoires des molécules de l'éther. Déjà, dès 1835, sept ans avant que les travaux dont nous venons de parler en eussent si victorieusement confirmé l'exactitude, Ampère avait adopté cette théorie de la chaleur rayonnante dans une note très-remarquable Sur la chaleur et la lumière considérées comme résultant de mouvements vibratoires.

DICT. ENC. XlV. 51

« Grâce, dit-il, aux travaux de Young, Arago et Fresiiel, il est bien démontré aujourd'hui que la lumière est produite par les vibrations d'un fluide répandu dans tout l'espace et auquel on a donné le nom d'éther. La chaleur rayonnante, qui suit les mêmes lois dans sa propagation, peut être expliquée de la même manière. Mais, quand la chaleur se propage de la partie échauffée d'un corps à celle qui l'est moins, les lois de la transmission sont tout à fait différentes ; au lieu d'un mouvement vibratoire qui se propage par ondes, de manière que chaque onde laisse immobile le fluide qu'elle a mis en mouvement pendant l'instant de son passage, on a alors un mouvement qui se propage graduellement, de manière que la partie qui était primitivement, la plus chaude (et par conséquent la plus agitée, quand on explique les phénomènes delà chaleur par les vibrations), quoique en diminuant peu à peu de chaleur, en conserve cependant plus que les parties auxquelles elle en transmet. De là naît une object on contre la théorie de la transmission de la chaleur par des mouvements vibratoires. Cependant (en note), comme un corps exposé aux rayons du soleil s'échauffe d'abord dans la partie sur laquelle tombent ces rayons, et que cette chaleur se transmet graduellement au reste du corps par le second mode de propagation dont nous venons de parler, il est impossible d'admettre que la lumière et la chaleur des rayons solaires consistent dans des vibrations sans admettre que la chaleur transmise dans l'intérieur d'un corps est également produite par des mouvements vibratoires. »

Ampère démontre, dan» son mémoire que cette différence entre les lois de la chaleur rayonnante et les lois de la propagation de la chaleur par conductibilité n'est pas suffisante pour faire rejeter l'idée que la chaleur propagée de proche en proche dans un corps est le résultat d'un mouvement vibratoire des molécules de ce corps. Qu'on admette que le mouvement vibratoire d'une molécule physique, composée d'un certain nombre d'atomes chimiques, se communique directement, ou par l'intermédiaire de l'élher interposé, aux molécules physiques voisines, il montre « comment les vibrations par lesquelles se propage la chaleur dans les corps peuvent y suivre une loi toute différente de celle des vibrations du son, de la lumière et de la chaleur rayonnante, ces dernières vibrations se propageant par des ondes qui laissent en repos la partie du corps vibrant oii elles ont passé, sans qu'il y reste trace de leur passage, tandis que les premières se forment peu à peu, de proche en proche, et de manière que les vibrations des parties qui sont le plus près de la source de chaleur restent toujours supérieures en intensité aux vibrations des parties les plus éloignées, d'une quantité qui va à la vérité en diminuant contiimellement, mais qui, mathématiquement parlant, ne deviendrait nulle qu'après un temps infini. »

Sans donc rien emprunter à la théorie de la transformation de la chaleur eu travail, il demeure établi, par, des considérations toutes pliysiques, que la chaleur rayonnante et la chaleur propagée par conductibilité dans les coips sont : la première, la force vive des molécules d'éther en vibration ; la seconde, la force vive qui résulte des vibrations insensibles des molécules des corps.

En 1824, Sadi Carnot chercha, dans un travail très-remarquable, à déterminer les lois générales de la chaleur considérée comme puissance motrice. Tout imbu des doctrines régnantes à cette époque, il adopta pour base de ses raisonnements l& matérialité Qi, par suite, Vindestriictibilité de cet agent. Pour lui, la chaleur est un fluide qui se meut, dans une direction déterminée, du corps le plus chaud au corps froid, delà même manière qu'un liquide descend par la pente de déclivité vers le point le plus bas ; la puissance motrice de la chaleur devient ainsi

comparable à celle d'une chute d'eau : « Toutes deux, dit-il, ont un maximum que l'on ne peut pas dépasser, quelle que soit, d'une p.trt, la machine employée à recevoir l'aclion de l'eau, et quelle que soit, de l'autre, la substance employée à recevoir l'action de la chaleur. La puissance motrice de la chute d'eau dépend de sa hauteur et de la quantité du liquide; la puissance motrice de la chaleur dépend aussi de la quantité de caloiique employée et de ce qu'on pourrait nommer, de ce que nous appellerons, en effet,' la hauteur de sa chute, c'est-à-dire la difiérence de température des corps entre lesquels se fait l'échange de calorique. »

Malgré l'erreur fondamentale du point de départ, bien que la matérialité de la chaleui ne puisse plus être admise, Sadi Carnot a le mérite incontestable d'avoir inventé un mode de raisonnement d'une très-grande puissance. Son ouvrage était plein d'obscurités que M. Clapeyron a fait disparaître, en apprenant à traduire analytiquement et à représenter géométriquement ces formes de raisonnement qui, sous la dénomination de cycles de Carnot, jouent un si grand rôle dans la théorie mécanique de la chaleur.

Neveu et héritier de MontgoUier, M. Séguin publia, en 1839, ses Études sur l'influence des chemins de fer. 11 développa dans cet ouvrage les idées de son oncle sur la nature et le rôle mécanique de la chaleur ; dans la machine à feu, il assigna à la vapeur le lôle de simple intermédiaire destiné à produire du travail au moyen de la chaleur considérée elle-même comme un simple mouvement.

Les idées nouvelles exposées dans ce travail étaient de nature à attirer fortement l'attention des savants ; e^es ne furent pas appréciées à leur juste valeur. M. Séguin critiquait la théorie, généralement admise alors, de la machine à vapeur ; après avoir démontré que cette théorie conduisait à cette conséquence absurde, qu'une quantité finie de chaleur peut produire une quantité indéfinie de travail, il ajoutait, page 328 : « Il me paraît plus naturel de supposer qu'une certaine quantité de chaleur disparaît dans l'acte même de la production de la force mécanique, et réciproquement. » Il disait encore, page 583 : » La force mécanique qui apparaît pendant l'abaissement de température d'un gaz, comme de tout autre corps qui se dilate, est la mesure et la représentation de cette diminution de chaleur. » M. Séguin a aussi calculé la hauteur à laquelle la vapeur, qui se refroidit en se dilatant, peut élever 1 kilogramme d'eau. N'est-ce pas là chercher l'équivalent mécanique de la chaleur? Nous lisons enfin à la page 403 : « Je bornerai là mes réflexions sur ce sujet dont chacun pourra apprécier l'importance. Du calorique qui est employé dans l'industrie à produire de la force et aux usages domestiques, une faible partie seulement est utilisée ; une autre quantité, beaucoup plus considérable, et qui pourrait suffire à créer d'immenses valeurs et à augmenter d'autant plus la richesse nationale, se trouve absolument perdue. »

Mais c'est seulement en 1842 qu'un médecin de Heilbronn, Jules-Robert Mayer, formula nettement le principe de {'équivalence du travail et de la chaleur dans SCS Remarques sur les forces de la nature inanimée, publiées dans les Annales de Liébig. Il a déduit cette grande loi de l'étude comparée du frottement, de la machine à vapeur et des propriétés des gaz. Il a donné aussi, dans ce mémoire, une première détermination de l'équivalent mécanique de la chaleur déduite des propriétés des gaz. Les domîées expérimentales qui, à cette époque, avaient cours dans la science, étaient trop incomplètes pour fournir une détermination numérique exacte ; mais le principe de l'opération est irréprochable. « La loi, chaleur égale effet mécanique, dit-il, est indépendante de la nature du fluide élastique, qui n'est que rinstniment à l'aide duquel une force est convertie en l'autre, »

J.-P». Mayer piibiin, en 1845, son mémoire sur le Mouvement organique et la nutrition; en 1848^ Y Introduction à la dynamique du ciel; en 1851, des liemarques sur l'équivalent mécanique de la chaleur. 11 fit, dans ces publications, des applications physiologiques et astronomiques très-importantes et très-remarquables du principe qu'il a la gloire incontestable d'avoir, le premier, introduit dans la science.

De son côté, vers l'époque de la première publication de J.-R. Mayer, M. Holding, ingénieur des eaux "de la ville de Copenhague, développait, sur la puissance des machines à feu, des idées à peu près identiques à celles de J.-R. Mayer, dans une série de mémoires communiqués à la Société royale des sciences de Copenliogiie et qui ne furent publiés que [ilusieurs années après, en 1851. Dans ce travail, on trouve une détermination expérimentale assez peu exacte de l'équivalent mécanique de la chaleur déduite des effets du frottement. En raison de leur tardive publication, ces mémoires sont restés à peu près «ans influence sur les progrès de la science; M. Colding n'en mérite pas moins une place distinguée parmi les inventeurs de la théorie mécanique de la chaleur.

Dès 1845, quelques mois seulemei.t après la première publication de J.-R. Mayer et la présentation des mémoires de M. Colding à l'Académie de Copenliugue, M. Joule publia ses premières études expérimentales sur les rapports de la chaleur et du travail mécanique. Si, au' point de vue théoïique, il a été devancé par J.-R. Mayer, il n'en a pas moins la gloire incontestable d'avoir fourni la -première démonstration expérimentale du principe de l'équivalence du travail et de la chaleur, et d'avoir ainsi, plus puissamment que tout autre, contribué à son adoption définitive. Les recherches de l'éminent physicien anglais sur la chaleur dégagée par les courants induits, sur les effets calorifiques des changements de volume des gaz et sur le frottement, ses vues sur la constitution des gaz, ont donné aux idées nouvelles une base expérimentale désormais inébranlable.

11 n'est pas de notre sujet d'entrer dans le détail des nombreux et importants travaux qui, depuis cette époque, ont été entrepris et elfectués sous l'inspiration des mêmes idées. Nous devons nous contenter de dire que Helmollz, Clausius, Macquorn Rankine et Williams Thomson occupent incontestablement la première place parmi les savants dont les publications ont complété l'œuvre de la constitution définitive de la science thermo-dynamique. J. Gjvv.^rret.