MOUTON

très au-dessus du niveau de la mer, est un petit évèclié peuplé de 1692 habitants, situé à 40 kilomètres de Chambéry. Les eaux minérales du Sylins de la Tareutaise sont conduites par des canaux de bois découverts et en assez mauvais état, aux bâtiments des salines de Moutieis. Ces salines, qui fonctionaent depuis le milieu du seizième siècle, se composent de logements de gradation où arrive l'eau de Salins, après avoir traversé des bancs de fascines ou après avoir suivi des cordes verticalement tendues sur lesquelles elle s'est évaporée, et a augmenté son dearé de concentration. C'est alors que, soumise à l'ébuUilion sur des plaques à rebords, elle laisse cristalliser le chlorure de sodium qui doit être livré au commerce. La partie du liquide, ne fournissant plus de cristaux apiès avoir bouilli pendant un certain temps, est ce qu'on appelle l'eau mère. Celle de Moutiers n'a rien de particulier; l'énumération des caractères généraux de cette préparation hydrominéraie est contenue dans l'article spécial consacré aux Eaux mères [vo;/. ce mot). Comme à Kreuznach, à Kiïsingen, à Nauheim et à Salins (Jura), etc., on. ajoute à l'eau des bams de Salins (Savoie) une certaine quantité, de deux à vingt litres, des eaux mères des salines de Moutiers, lorsqu'on veut obtenir des effets pliis marqués dans les affections dont la diathèse scrofuleuse est la cause. Nous nous en teiions à ces considérations sommaires pour ne pas nous exposer à des répétitions inutiles. A. R.

MOUBOX {Ovis). Le mouton, animal domestique, actuellement répandu sur presque tous les points du globe, est un mammifère j'uminant de la même iimiille que le bœuf et la chèvre, qui se distingue par ses dents molaires moins longues que chez cette dernière espèce, et dépourvues des colonnettes d'émail qiii existent chez le bœuf. Sa taille est comparable à celle de la chèvre, inférieure par conséquent à celle du bœuf; il a les pieds moins larges que ces aiuimaux; son front n'est pas relevé en bosse comme celui des chèvres et ses cornes plus ou moins dis()osées en spirale sont rejelées en dehors au lieu de former un arc redressé comme dans ces animaux. 11 manque d'ailleurs delà barbe qui caractérise la chèvre, n'a point le fanon du bœuf et ses contours sont plus arrondis et moins osseux que ceux de ces animaux, en même temps que sa face est plus allongée, quoique habituellement busquée. En outre, le mouton a la queue longue, descendant jusqu'au talon, ce qui le distingue encore de la chèvre et non floconneuse comme celle du bœuf. Des poches sécrétrices existent entre ses doigts et il possède des larmiers auprès des yeux.

Tels sont les principaux caractères du mouton, animal des plus utiles à l'homme et dont il existe de nombreuses variétés ; nulle part cependant on n'en retrouve l'analogue sauvage. Ce ruminant dont on fait le plus souvent un genre à part en le distinguant même du mouflon sous ce rapport, genre que divers auteurs ont considéré comme se partageant en plusieurs espèces, est depuis longtemps à la disposition de l'homme à titre d'animal alimentaire et à cause aussi de la laine que l'on en retire ; son lait n'est pas moins précieux et ses litières fournissent un excellent engrais. Cependant on ne trouve pas les débris du mouton parmi ceux des animaux qui ont vécu dans l'Europe centrale à l'époque où le renne y était employé, et ce n'est que dans des temps remontant aux premiers âges de la pierre polie qu'il paraît avoir été introduit dans nos contrées.

Différents auteurs ont pensé que le mouton n'était qu'un mouflon domestiqué, et il faut convenir que des rapports intimes d'organisation le rattachent aux

ruminants de cette catégorie, malgré la longueur moindre de leur queue, le caractère plus celiuleux des axes osseuses de leurs cornes et la rudesse de leurs poilsplus grande que chez aucune de nos races denjoulon. Toutefois ce n'est pas le mouflon de Corse ou de Sardaigne qui serait la souche originaire des moutons domestiques ; le moufloti de l'Amérique du Nord ne peut pas davantage être considéré comme tel et sans aucun doute aussi, le mouflon à manchettes propre à la Haute-Egypte et à l'Algérie, l'argali de Sibérie et quelques autres espèces du même genre sont aussi dans ce cas. Mais il y a dans l'Inde des mouflons dont les caractères n'ont pas été étudiés d'une manière suftisamment complète sous le même rapport et qui paraissent tenir de plus près aux moutons domestiques. De ce nombre est le nahor, au sujet duquel iM. Hodgson et l'abbé David ont réuni des documents intéressants et dont A. Duvaucel avait rapporté un crâne au Muséum de Paris, dès l'année 1825. Toujours est-il que des recherches nouvelles doivent être entreprises dans cette directioi:, attendu que certains caractères distiuctil's du mouton semblent plutôt dus à l'influence des conditions dans lesquelles cet animal a été placé par l'homme que réellement naturels et primitifs.

Cependant les mouflons et les moutons sont le plus souvent considérés comme constituant deux genres distincts, et les différences qui séparent l'un de l'auti'e ces deux genres jiaraissent au premier abord justifler une telle séparation.

L'iiomme a j)his particulièrement porté son attention sur certaines races de moutons, surtout en Europe et dans le nord de l'Afrique. Les moutons espagnols appelés mérinos et les moutons anglais ou dishleys constituent des variétés bien caractérisées dont le croisement avec les nôtres a déjà fourni d'excellents résultats. On a transporté ces utiles animaux dans les autres parties du monde et dans l'Amérique du Sud ainsi qu'en Australie, où ils n'existaient pas lorsque le^ Européens s'y sont établis, ils ont particulièrement réussi et sont devenus une source de richesse.

La laine du mouton a été employée à toutes les époques à lu fabrication des tissus. On tirait autrefois d'Orient une grande partie de celle qu'employaient les lubriques françaises ; il en est venu plus récemment en grande quantité des bords (le la Plata et de nos jours l'Australie en fournit en abondance qui n'est pas moins bonne pour la draperie. La Nouvelle-Hollande, qui ne produisait pas lui seul mouton il y a moins de cent ans, en fournit à présent des centaines de mille et les laines que l'on tire de ces animaux tendent à remplacer sur plusieurs marchés importants celles que l'on recevait il y a peu de temps encore de la Piépublique argentine ou que les régions méditerranéennes ont fournies précédemment pendant une longue série de siècles {voy. Viandes). P. Gerv.

MOtTOUCUI ou MOL'TOUCUIA. On donne ce nom à une section du genre Pterocarpus, de la famille des Légumineuses. {Voy. Pterocarpus.)

]noLTURE. On se sert en pharmacie d'appareils analogues au moulin à calé, pour réduire en poudre certaines substances : par exemple celles qui sont destinées à être employées en farine, ou dont la farine doit servir à l'extraction d'une huile. D.

MOUVEMEiXT. Un corps est dit en mouvement lorsqu'il occupe successivement des positions différentes dans l'espace ; il est en repos, tant qu'il conserve la même position. Ces deux états des corps, mouvement et repos, peuvent être. absolus ou relatifs.

Plaçons-nous sur un bateau à vapeur descendant le cours d'une rivière; évidemment tous les objets disséminés sur le jjonl, dans les cabines, dans la cale, etc., etc., participent, comme notre jiropre corps, au mouvement de totalité du système. Aussi longtemps que nous faisons absiraction des objets placés hors des limites du bateau, nous jugeons qu'une bille, maintenue à la même distance de trois [)oinls de repère choisis sur le pouf, est à l'état de repos; mais le repos de celle bille n'est que relatif, car, entraînée par le mouvement commun eu même temps que les points de repère, elle se déplace continuellement par rapport aux arbres et aux maisons du rivage. Si, au contraire, cette bille roule sur le pont, nous n'avons pas besoin de porter notre attention sur les ol>jets placés eu dehors du bateau pour juger qu'elle est en mouvement; mais le mouvement que nous révèle sou déplacement par rapport aux points de repère choisis n'est (]ue relatif; ces points de repère, en efiVt, participent comme la bille au mouvement de totalité du bateau.

Pour constater, observer, étudier le mouvement absolu d'un corps, il faudrait donc pouvoir rapporter la jiositiou de ce corps à des points de repère fixes dans l'espace. En réalité, nous n'observons et ne pouvons observer que des mouvements relatifs; il n'y a pas de repos absolu dans la nature. En même temps qu'elle exécute un mouvement de rotation autour de son axe, chacune des planètes de noire système est entraînée dans l'espace par un mouvement de circulation autour du soleil. En vertu de ce double mouvement auquel il participe nécessairemenl, un corps placé sur l'équateur terrestre parcourt, en 24 heures, une circonférence de 6 578 kilomètres de rayon et, dans l'espace d'une année, une orbite à peu près circulaire dont le rayon est de 150 millions de kilomètres. Le soleil luimême n'est pas immobile ; entraînant avec lui les planètes du système et leurs satellites, il est emporté dans l'espace vers la constellation d'Hercule, parunmouvement dont la vitesse est au moins égale à celle de la terre dans sou orbite. Les étoiles brillent d'une lumière qui leur est propre ; ce sont de véritables soleils répandus dans l'espace. Cbaque étoile est très-probablement accompagnée d'un système de planètes qui circulent autour d'elle; chaque étoile est ainsi le centre d'un monde qu'elle éclaire et vivifie. Les progrès de l'astronomie ont permis de constater que les étoiles n'occupent pas une position absolument fixe d uis l'espace. On connaît aujourd'hui beaucoup d'étoiles, douées d'un mouvement propre, <jui se déplacent par rappoit aux étoiles voisines ; leur nombre augmente à mesure que les moyens d'observation se perfectionnent.

Dans les profondeurs des espaces célestes, l'astronome observe des taches blanchâtres, déformes très-diverses, dont l'aspect a beaucoup d'analogie avec les petits nuages qu'on aperçoit souvent dans l'atmosphère terrestre. Observées avec ûe puissantes lunettes, beaucoup de ces nébuleuses se résolvent en un amas d'étoiles très-voisines les unes des autres. Mais toutes n'ont pas la même constitution, l'ai mi les nébuleuses non résolubles, il en est certainement un grand nombre dont l'aspect est tel qu'il n'est pas possible de les considérer comme des agglomérations d'étoiles; ce sont des amas de matière vaporeuse et diffuse soumise à des mouvements intestins déconcentration ; ce sont, à proprement parler, des mondes en voie de formai ion et de développement. Les observations spectroscopiques de M. Iluggins démontrent, d'une manière indubitable, que certaines de ces nébuleuses sont des agglomérations de matière cosmique à l'état de gaz lumineux ; ce sont des mondes surpris dans leur devenir.

Ajoutons enfin que les mouvements de totalité déjàénumérés plus hautnesont

pas les seuls auxquels obéissent les corps qui forment, notre entourage immédiat à la surface de la terre. Dans tous ces corps, eu ellet, quels que soient leuraspect, leur forme, leur densité, leur état physi(]ue, leur nature, la science nous démontre que les dernières particules de la matière, les molécules, les atomes, sont animés de mouvements propres qui les font vibrer , osciller autour de leurs positions d'équilibre.

De quelque côté que nous tournions nos regards, l'état de mouvement nous apparaît donc comme l'état normal, permanent de la matière. Le repos absolu n'existe nulle part; tout s'agite, tout se meut dans la nature ; nous n'observons jamais que des repos relatifs et des mouvements relatifs. On s'est souvent demandé, on se demande encore parfois quelle est l'origine de ces mouvements si variés auxquels obéissent tous les corps, depuis ces immenses sphères disséminées dans les profondeurs de l'espace jusqu'à ces dernières particules, ces atomes qui, par leur petitesse, échappent à la constatation directe de nos sens. La question nous paraît complètement oiseuse. D'une part, l'état de mouvement delà matière est un fait primordial dont la constatation suffit à tous les besoins de la science ; d'autre part, nous ne voyons pas qu'il y ait nécessité d'admettre que, dans la longue suite des siècles écoulés, la matière ait changé d'état, soit passée de l'état de repos à l'état de mouvement. On ne peut, en effet, émettre que deux idées sur la question de l'existence de la matière : forcément, il faut la considérer comme éternelle, ou concevoir qu'à un moment déterminé, elle a été ci'éée avec toutes ses propriétés. Or, la création de la matière à l'état de mouvement n'est pas plus difficile à comprendre, à admettre que la création de la matière à l'état de repos; et, pour les adversaires de la création, le mouvement participe évidemment à Y éternité de la matière elle-même. Quelque parti que l'on prenne, de quelque côté que l'on se range, la conclusion simple, logique est donc toujours la même : Dans cet univers où tout se tient, tout s'enchaîne, oii les liens de la plus étroite solidarité existent entre tous les corps, oii l'observation des ^ieftw/ewses nous fait assister au travail de développement de mondes nouveaux, la matière a sans doute subi des modifications de forme nombreuses et protondes, mais, éternelle ou créée, elle est toujours restée soumise aux mêmes lois générales; son état normal a toujours été l'état de mouvement.

Les mouvements que l'on peut communiquer aux corps se rapportent à trois types bien distincts ; le mouvement de translation; le mouvement de rotation; le mouvement vibratoire.

Mouvement de translation. A ce type appartiennent les mouvements des corps qui tombent à la surface de la terre, des convois de chemin de fer, des projectiles lancés dans l'espace, etc., etc. Le mouvement est rectiligne ou curviligne, suivant que la trajectoire décrife par le corps est une ligne droite ou une ligne courbe. D'ailleurs, les mouvements curvilignes se distinguent les uns des autres par la forme de la courbe tracée dans l'espace par le corps. Mais il ne suffit pas de connaître la forme de la trajectoire ; pour avoir une notion nette du mouvement dont le corps est animé, il faut déterminer le temps que le corps met à parcourir les diverses portions de cette ligue.

Lorsqu'à une période quelconque de son mouvement, un corps parcourt des chemins égaux dans des temps égaux, le mouvement dont il est animé est dit uniforme. On appelle vitesse de ce mouvement uniforme l'espace parcouru dans l'unité àe temps, ou plus généralement le rapport de l'espace parcouru au temps

DICT. ENC. 2° s. X . 17

employé à le parcourir. Ainsi, tant que le milieu ne change pas de natun^. les mouvements de pi opagation du son et de la lumière sont uniformes, mais leurs vite-sessonttrès-diflérentes. Dans l'air, 1rs dernièresrecherclies deM. V. liepnaiill donnent 53(1™, 7 pAV seconde pour la vites-e de pro|>agation du son ; les belles recherches de L. Foucault évaluent à 298 000 kilomètres par seconde la vitesse (h; propagation de la lumière.

Le mouvement est dit varié lorsque, dans des temps successifs et égaux, le corps parcourt des espaces qui ne sont pas égaux. La rapidité du mouvement change à chaque instant ; dans certains cas, le mouvement s'accélère; dans d'autres, il se ralentit. Ainsi à mesure qu'un convoi de chemin de fer s'éloijjue de la stalion de départ, son mouvement devient de plus en plus [irécipité jusqu'à ce qu'il ait atteint la rapidité réglementaire; au contraire, quand le convoi s'approche d'une stalion d'arrêt, son mouvement se ralentit graduellement jus(|u'à ce que la machine et les wagons restent immohiles sur la voie. Supposons qu'à un moment déterminé, l'allure du mouvement varié se maintienne la même sans accélération ni ralentissement, le mouvement devient uniforme ; la vitesse de ce mouvement uniforme est ce qu'on appelle la vitesse du mouvement varié au moment considéré. Cette vitesse est évidemment variable ; sa valeur dépend de la période du mouvement varié àla(p]elle elle se rapporte.

Parmi tous les mouvements variés, celui des corps abandonnés à eux-mêmes et tombant en chute libre à la surface de la terre d lit plus spécialement fi\er notre attention. C'est un mouvement accéléré et uniformément accéléré. Dans ce genre particuli r de mouvement, la vitesse du mobile, qui prend la dénomination de vitesse acquise, croit nécessairement avec le temps ; elle croît même proportionnellement au temps. Lorsqu'un corps tombe librement dans l'espace, il suffit donc d'avoir expérimentalement déterminé sa vitesse acquise à un moment déterminé quelcon({ue, pour pouvoir calculer la valeur de celte vitesse corres()ond.inle à toute autre période de sa chute. Nous devons nous contenter de rappeler ici cette relation bien simple et fondamentale entre la vitesse acquise d'un corps (pii tombe et la durée de su chute ; les lois du mouvement accéléré sont étudiées d'une manière complète aux articles Gravitation, Pkndule, Pesanteur.

Mouvement de rotation. Les volants destinés à régulariser la marche des grandes machines, les ailes di.'S moulins à vent, les meules des remouleurs, les poulies et les roues dentées qui servent à transmettre le mouvement, etc., elc, sont assujettis à tourner autour d'un axe fixe Un pareil mouvement prend la dénomination (\emouvement de rotation ; il peut être uniforme ou varié ; accéléré ou retardé. Evidemment, tous les points du corps qui tourne décrivent des circonférences de cercle situées dans des plans parallèles entre eux et perpendiculaires à Taxe de rot ition; le rayon de la circonférence décrite par un point quelconque est d'autant plus grand que ce point est lui-même plus éloigné de l'axe. Imaginons une perpendiculaire à l'axe de rotation menée par un point quelconque •du corps; pendant le mouvement, cette perpendiculaire fait, avec sa position initiale, des angles successivement croissants; ce sont les angles dont le corps a tourne depuis l'origine du mouvement. Si, dans des temps égaux, cette perpendiculaire décrit des angles égaux, le mouvement de rotalinnest uniforme ; l'angle décrit dans l'unité de temps est la vitesse angulaire du mouvement de rotation. Tous les points du corps tournant ont évidemme, t une même vitesse anrjxdaire; <\\ n'en est pas ainsi de la vitesse de leur mouvement uniforme de déplacement

MOUVEMENT. l'50

dans l'espace. Dans l'unité de temps, eu eflet, chaque point du corps décrit un arc de cercle douL la longueur est proportionnelle à la distance de ce point à l'axe de rotation. Appliquons ces principes au mouvement diurne et uniforme de rotation de la terre autour de son a\e. La vitesse angulaire de cha((ue point du globe terrestre est la même et égale à 15 degrés par heure. M.iis tandis qu'un point de la surface, situé dans le plan de l'équuteur, décrit d'un mouvement uniforme un arc de cercle de 1670 kilomètres par lieuse, un point situé dans le même plan et à moitié distance de la surface à l'axe de rotation ne décrit, dans une heure, qu'un arr, do cercle de 855 kilomètres ; la vitesse angulaire restant la même pour ces deux points, la vitesse du déplacement du premier est double de celle du second.

Mouvement vibratoire. Lorsqu'une lame d'acier est écartée de sa position d'équilibre et abandonnée à elle-même, chacune de ses parties prend une vitesse propre qui s'accélère jusqu'à ce que la lame ait repris sa position initiale ; en vertu de la vitesse acquise, la lame dépasse cette position avec une vitesse graduellement décroissante ; au moment oià la vitesse est nulle, la lame prend un mouvement de sens contraire. Elle exécute ainsi, autour de sa position initiale, une série de vibrations isochrones ; la résistance de l'air diminue successivement l'amplitude de ces oscillations et finalement la lame rentre dans 1 état de repos. Eu général, les molécules d'un corps élastique exécutent un mouvement vibratoire du même genre, toutes les fois qu'une cause quelconque les écarte de leurs positions d'équihbre, sans dépasser les limites de son élasticité. Les lois générales de ces mouvements vibratoires sont fort importantes; elles sont étudiées et exposées dans l'article Élasticité.

Nous avons à reprendre ici, d'un point de vue plus général, les considérations présentées sur les corrélations des /orces dans le paragraphe de l'article Chaleur consacré à la Théorie mécanique de la chaleur.

1. Matière et force. Définir la matière, c'est fournir l'ensemble de ses carac tères fondamentaux, essentiels. Ces caractères sont au nombre de trois : V étendue, Y impénétrabilité, Y inertie.

Tout corps est étendu, c'est-à-dire occupe une portion déterminée de l'espace. Ce caractère est essentiel, car évidemment tout ce qui existe a nécessairement une étendue ; mais il ne suffit pas pour caractériser un corps. En effet, un espace vide de toute matière et limité par des parois matérielles a une étendue et n'est pas un corps.

En vertu de Y impénétrabilité àe la. matière, tout corps occupe une portion de l'espace à l'exclusioti de tout autre corps. Ce caractère est de la plus haute importance ; c'est dans l'impénétrabilité de la matière qu'il faut chercher la raison de toutes les communications de mouvement. Deux corps se meuvent en sens contraires et se heurtent. S'ils éiaienl pénétrables, cbacun d'eux continuerait à se mouvoir avec la même vitesse et dans le même sens ; la rencontre ne changerait rien à leur état. Mais, comme ils sont impénétrables, leur choc détermine une réaction mutuelle qui modifie le mouvement de chacun d'eux. Ces quelques mots suffisent pour faire comprendre l'importance de Y impénétrabilité dans les phénomènes de la nature.

Quoi(|ue impénétrable, un corps n'est pas un tout continu, mais un agrégat de particules maintenues en équilibre et au contact apparent, assez ténues pour ■échapper, ainsi que les intervalles qui les séparent, à tout moyen d'observation

directe. Cette constitution de la matière peut seule rendre compte des variations de volume qu'éprouvent les corps sous l'influence de la chaleur et des pressions extérieures. Quand un corps change de volume, ce ne sont pas ces detnières particules qui se dilatent ou se contractent, ce sont les espaces qui les séparent qui augmentent ou diminuent d'étendue. En raison de l'existence de ces pores ou intervalles intermoléculaires, le principe de l'impénétrahilité de la matièieest parfaitement compatible avec la solubilité des solides et des gaz dans les liquides, et avec ce fiiit expérimental que le volume du mélange de deux liquides peut être moindre que la somme des deux volumes partiels.

Au point de vue exclusivement métaphysique, là divisibilité de la mdtière est évideuanent indéfinie; quelque petite qu'on suppose, en effet, une particule matérielle, on peut toujours concevoir qu'elle soit partagée en deux, chacune de ses portions en deux autres et ainsi indéfiniment. Il n'en est plus de même, la divisibilité de la matière est incontestablement limitée, quand on reste au point do vue des actions dont l'homme peut, disposer. Quelque dur, quelque dense que soit un corps, on peut toujours mécaniquement le réduire en poudre ; mais quelle que soit leur ténuité, les grains de cette poudre produite par les actions méciiniques peuvent toujours être nettement distingués au microscope et séparés les uns des autres. D'ailleurs ces grains de poudre changent de volume sous l'influence de la chaleur ; chaque grain de cette poudre est donc divisible t^m' les actions physiques, c'est un simple agrégat de molécules ph.ysiques. La division peut encore être poussée plus loin par les actions chimiques pour lesquelles la molécule physique n'est elle-même qu'un agrégat d'atomes chimiques. Mais les données les plus positives de la science s'accordent pour démontrer que, dans toutes les réactions chimiques, la masse de l'atome se maintient toujours invariable. L'atome chimique nous apparaît donc comme le dernier terme de la division de la matière que la mise enjeu des actions les plus puissantes dont il puisse disposer, permette à l'homme de réaliser- '

A Yétetidue et à l'impénétrabilité, il faut, pour avoir une définition complète de la matière, ajouter un troisième caractère : l'inertie. Quelle est, dans les sciences physiques, la vraie signification de cette expression? Toutes nos nnaissances mécaniques, physiques et chimiques s'accordent pour établir qu'un corps actuellement en repos ne peut pas de lui-même se communiquer du mouvement, et qu'un corps actuellement en mouvement ne peut modifier de lui-même ni la direction, ni la vitesse de ce mouvement. Celte incapacité d'un corps de réagir sur lui-même est ce qu'on nomme l'inertie. Dire que tout corps est inerte, c'est tout simplement énoncer cette vérité qu'en aucun cas, un corps ne peut exercer une action sur lui-même.

En définissant ainsi la matière par ses trois caractères fondamentaux, essentiels (l'étendue, l'impénétrabilité, l'inertie) nous nous sommes uniquement préoccupés de sonexistence,a l'exclusion detoute action des corps sur nosorganes ei sur les corps voisins. Cette notion est purement abstraite et, par cela même, insuffisante pour devenir la base d'une étude complète du monde extérieur. C'est, en effet, parce que les divers corps se meuvent dans l'espace, parce qu'ils agissent différemment sur nos organes et sur les corps voisins, que nous parvenons à constater leur existence et à les distinguer les uns des autres. Ainsi s'est introduite dans la science une notion nouvelle : la notion de forces ou agents considérés comme causes de tous les mouvements et de toutes ces actions descorpseii dehors d'eux-mêmes.

Mais, dépouillés de tout moyeu d'actiou sur nos organes, les corps n'auraient évidemment pas pour nous d'existence réelle. D'autre part, la force ne se révèle que par une modification imprimée à l'état des corps ou de nos organes, et que peut être une force séparée du corps qui lui sert de support? « Virtiis sine snbstantia subsister e non potest » a dit très-excellemment Newlon. L'idée de la matière séparée de la force est donc tout aussi inadmissible que l'idée de la force indépendante de la matière, a Matière et force, dit M- Helmlioltz, sont plutôt deux attributs de la réalité, deux abstractions formées par le même procédé intellectuel. Nous ne connaissons et ne pouvons connaître que la matière active. »

L'expression forces pour désigner les causes de tous les phénomènes naturels est consacrée par l'usage et doit être conservée, mais à la condition de ne pas admettre ces forces à titre d'agents indépendants commandant tous les mouvements et toutes les modifications des corps. En saine philosophie scientifique, le mot force est synonyme A' activité propre de la matière ; les diverses forces ne sont que les ài\erses activités des corps en dehors d'eux-mêmes.

II. Monde inorganique. Les phénomènes du monde inorganique se rangent dans un nombre déternuné de groupes naturels dont chacun est régi par une force particulière, une activité propre de la matière. Ces forces sont connues dans la science sons les dénominations de : gravitation ou pesanteur, forces moléculaires, affinités chimiques, chaleur, électricité, lumière. Chacune d'elles a ses lois particulières de production et de manifestation, et par suite a pu et du être étudiée à part. Depuis longtemps, des rapports nombreux avaient été saisis et signalés entre ces diverses forces. Dans ces dernières années, l'attention des physiciens s'est plus spécialement fixée sur le rôle de la chaleur dans l'industrie comme source de force motrice. Cette étude leur a fait découvrir les liens d'étroite solidarité qui existent entre tous les agents de la nature; elle leur a permis d'établir que, quelques différences qu'elles présentent dans leur mode de manifestation, toutes ces forces ont le travail accompli pour commune mesure, sont au fond de même nature que les forces motrices dont s'occupe la mécanique.

m. Mesure de la force. Une force exerce une simple pression, lorsqu'elle ne communique pas de mouvement au corps auquel elle est appliquée ; elle détermine une tension, quand elle est apphquée à l'extrémité d'une corde dont l'autre extrémité est attachée à un obstacle fixe. Dans l'un et l'autre cas, la force est équilibrée par les actions moléculaires de ce corps ou de cette corde agissant en sens contraire. Si la force est appliquée à l'une des extrémités d'une corde passée sur une poulie, on peut l'équilibrer au moyen d'un corps de poids convenablement choisi, fixé à l'autre extrémité de la corde. Dans ce cas, le poids et la force agissent en sens contraires et déterminent des tensions égales dans les deux brins de la corde. L'expérience démontre, d'ailleurs, que cette force et le poids qui l'équilibre produisent le même degré de flexion delà lame élastique d'un dynanomètre.

Tout corps en équilibre est donc une force égale à son poids, capable d'exercer une pression déterminée sur un plan résistant, de produire une tension également déterminée dans une corde fixée par une de ses extrémités, de produire un degré de llexion déterminé de la lame élastique d'un dynanomètre. La mesure d'une force quelconque est donc fournie par le poids qui l'équilibre.

Le dynamomètre permet de déterminer exactement les poids des divers corps. On prend pour unité de poids, le kilogramme, ou le poids d'un décimètre cube d'eau distillée à la température de son maximum de densité.

Le kilogramme est donc à la fois Vunité de poids et l'unité de force.

Le poids n'est que la manifestation de l'action réciproque de la terre et de tous les corps. Les planètes, le soleil, tous les corps de notre système planétaire et des divers systèmes qui peuplent l'espace exercent les uns sur les autres une action de même nature.

Cette action, étudiée sous la dénominalion de gravitation ou pesanteur s'exerce à toute distance. Son intensité est inversement proportionnelle aux carrés des disiances, et directement proporiionnelle aux masses, ou quantités de matière,. des corps vn présence. De ces principes découle naturellement ce fait expérimental que, à la surface de la terre et abstraction iaiie de la résistance de l'air,, tous les corps, quels que soient leur volume et leur densité, tombent avec la même vitesse.

L'expérience montre qu'à Paris, les corps tombant en chute libre acquièrent au bout de la première unité de temps une vitesse commune, ^^9", 8088; et que, dans chacime des unités de temps suivantes, la vitesse acquise augmente de cette même quantité (/ = 9"',8088. Cette constante g prend la dénomination d'accélération; c'est à proprement parler, la mesure de ruction réciproque de la tel re et de Vunité de masse ou de Vunité de quantité de matière. Le poids P d'un corps quelconque, sa masse m et l'accélération g sont donc liés par la relation sui\antc :

P = mg, d'oii l'on tire :

Cette dernière équation fournit la valeur de la masse m d'un corps,, lorsrjiron connaît son poids P et la valeur de l'accélération g.

Pour expression de la force représentée par un corps en équilibre, on peut donc prendre indifféremment le poids P de ce corps, ou le produit ?7i^ de sa niasse par l'accélération.

Tant que le corps reste en équilibre, il exerce une pression ou détermine une tension, mais la force qu'il représente ne travaille pas. Pour qu il y ait travail accompli, il f;mt qu'une résistance soit vaincue, entraînée, il faut que le point d'application d"une force soit déplacé, qu'w/i corps soit transporté.

Maiî-, si le corps abandonné à lui-même tombe d'une certaine hauteur, il y a déplacement du point d'apphcation d'une force, transport d'un corps ; il y a donc travail effectué, et le travail produit parle corps est égal au travail qu'il taudrait dépenser pour remonter ce corps ou ce poids à la hauteur d'oià il est tombé. Or, évidemment, une mai bine qui soulève un poids de deux kilogrammes à un mètre de hauteur réalise un travad double de celui d'une machine qui ne soulèverait à la même hautenr qu'un poids de un kilogramme. Par la même raison, de deux machines qui soulèvent un même poids, l'nne à deux mètres, l'autre à un mètre de hauteur, la première produit un travail double de celui de la seconde. Ainsi donc, à égalité de hauteur du transport, le travail est proportionnel au poids soulevé ; à égalité de poids transporté, le travail est proportionnel à la hauteur du soulèvement. Si donc nous prenons, pour unité de t^^avail, le kilogrammètre, c'est-à-dire le travail dé| ensé pour soulever un kiloç/ramme l\ un mètre de hauteur, la mesure du travail réalisé par une machine qui a soulevé un

corps tlii poids P à une hauteur verticale h, est le produit PA du poids transpoilé par la longueur h du chemin pai couru.

Par conséquent, un corps du poids P et de masse m tombant en chute libre d'une hauteur h a produit au terme de sa course un travail ï dont la valeur est donnée par l'une des deux équations suivantes :

T = m(jh.

On peut donner une troisième forme à l'expression de ce travail T. Le corps, en etfet, en tombant d'une hauteur A, acquiert une vitesse v telle que :

d'où l'on lire :

Remplaçons h par sa valeur dans la seconde des équations précédentes, nous

avons :

T = I mv^.

Sous cette dernière forme, le travail produit prend la dénomination de force vive; nn corps tombant en chute libre possède, au terme de sa course une force vive égale au produit de la moitié de sa masse m par le carré v^ de la vitesse acquise dont il est animé.

Fixons maintenant notre attention sur un corps élastique du poids P et de masse m, tombant en chute libre d'une hauteur h et heurtant, au terme de sa course, un sommier élastique. L'expérience montre que, dans ce cas, le corps s'arrête brusquement, s'aplatit, reprend sa forme première, rebondit, est lancé verticalement de bas en haut avec une vitesse égale et de sens contraire à celle qu'il avait au moment du choc et (inalement remonte à la hauteur h d'où il est tombé. Ce corps, après le choc, accomplit donc un travail P/i égal et de sens contraire à celui qu'il avait déjà accompli en tombant en chute libre. Que s'est-il passé dans cette succession de phénomènes?

Le corps, en tombant, a produit un travail P/r, en même temps il a acquis une force vive \ mv^. Au moment du choc, il a [jerdu la vitesse v qui lui a été immédiatement restituée, mais en sens contraire, par l'élasticité. Après le choc, le corps s'est donc trouvé animé de la même force vive |mi!* qu'il possédait au moment oii il s'est arrêté. C'est cette force vive, dont le signe a simplement changé, qui a été dépensée pour produire le travail P/i de soulèvement du corps à la hauteur h d'où il était tombé.

De cette expérience découle naturellement le principe suivant qui est général :

Un corps du poids P et de masse m qui se meut avec une vitesse v possède une force vive ^mv"^; ce corps est, en réalité, une /brce motrice capable de tburnir um travail P/i, c'est-à-dire de soulever son propre poids à la hauteur h d'où il aurait dû tomber en chute libre pour acquérir sa vitesse actuelle v.

Il résulte de ces principes qu'un corps du poids P et de masse m, représente une force dont l'intensité dépend de l'état de repos on de mouvement de ce corps.

1° A l'état d'équilibre, le corps représente une force F = V = mg;

2° A 1 état de mouvement et animé d'une vitesse v, ce même corps représente une force ¥' = Ph = mgh= ^mv^. Dans cette expression, h est la hauteur d'où le corps devrait tomber en chute libre pour acquérir la vitesse v.

On compi^end aiiis^i pourquoi :

i° Un de ces immenses marteaux employés dans les grandes usines métallurgiques ne produit qu'une simple défoimation passagère du sommier de fer sur lequel on le dépose sans vitesse, tandis que ce môme marteau écrase les pièces de ter les plus volumineuses quand on le laisse retomber d'une certaine hauteur.

2° Un boulet de canon, corps inollensif à l'état de repos, devient un puissant agent de destruction quand il s'échappe de la pièce à feu, animé de la vitesse communiquée par l'explosion de la charge de poudre.

Éther. Jusqu'ici nous nous sommes exclusivement occupé de la matière pondérable. Avant de pousser plus loin cette étude générale des forces et du mouvement, nous devons dire quelques mots d'un corps particulier, ïéther, qui joue un rôle considérable dans les phénomènes naturels; nous compléterons ainsi les notions tournies par l'observation et par l'expérience sur la composition du monde extérieur. L'éther est un lluidc éminemment élastique qui remplit tous les espaces interplanétaires et interstellaires ; il est inerte et impénétrable, et assez ténu pour passer à travers les espaces intermoléculaires des corps les plus denses. L'éther est donc incoercible; il s'échapperait à travers les pores des vases dans lesquels on essayerait de le comprimer, comme l'air à travers les mailles d'inie gaze. Nous n'avons à parler ici ni des observations qui mettent hors de toute contestation l'existence de l'éther, ni des expériences qui ont permis de démontrer rigoureusement l'action réciproque de la matière pondérable et de l'éther. Nous devons nous contenter d'ajouter que l'éther joue , par rapport à la lumière et à la chaleur rayonnante, Je même rôle que l'air par rapport au son; les expériences les plus rigoureuses ont établi que la chaleur rayonnante, ■comme la lumière, n'est que la force vive de vibration des molécules de l'éther.

IV. Étude comparative des diverses forces de la nature. Nous avons avancé que le travail est la commune mesure de toutes les forces du monde inorganique; nous devons chercher la démonstration de ce principe dans l'étude comparative tiu mode de manifestation de ces diverses forces.

Gravitation. L'action de la gravitation ne reconnaît pas de limites ; depuis je grain de poussière qui voltige à la surface de la terre jusqu'aux masses qui peuplent les profondeurs les plus reculées de l'espace, tous les corps de k nature prennent, sous cette influence, des mouvements de direction et de vitesse déterminées, acquièrent des forces vives également déterminées. L'expérience ■nous apprend que la nature des effets produits par cette i'orce essentiellement mécanique varie avec les circonstances au milieu desquelles s'exerce son action.

Un corps du poids P et de niasse m tombe en chute libre d'une hauteur h et heurte un plan résistant ; deux cas sont à considérer.

!• Le corps est élastique. En tombant, il produit un travail PA et acquiert «ne force vive ^mv^. Au moment du choc, la iorce vive est détruite; restituée immédiatement par l'élasticité et en sens contraire, elle s'épuise pour remonter le corps à sa hauteur initiale, c'est-à-dire pour produire en sens contraire un 4,ravail P/i. D'ailleurs la température du corps reste invariable. Dans ce cas donc, l'action de la gravitation, toute mécanique à sou origine, conserve invariablement son caractère mécanique et eflectue, pendant l'ascension du corps, un travail égal au travail produit pendant sa chute.

2° Le corps nest pas élastique. Au moment du choc, le corps s'arrête, se

déforme d'une manière permanente, s'échauffe et reste en place. La force vive 1 niv^ acquise pundant la chute est donc anéantie au moment du clioc et remplacée par deux effets très-diflérents : le travail mécanique représentant lécartenient des molécules du corps de leur position initiale, et la production de la chaleur manifestée par l'élévation de la température du corps. Ces denx effets dans lesquels, au moment du choc, s'épuise la force vive du corps sont complémentaires, car l'expérience démontre qne la cjuantité de chaleur produite aug~ mente à mesure que le travail de déformation s affaiblit. Il faut donc (jue, dans le phénomène du choc, wne porlion déterminée de la force motrice (lorce vive du corps qui tombe) s'éteigne sans produire aucun effet, ou que Y équivalent de la portion de force vive disparue sans production de travail mécanique appréciable, se retrouve dans la quantité de chaleur développée au moment oîi le corps s'arrête.

Dans toute machine en action, il y a à considérer deux ordres de forces qui se distinguent par le rôle qu'elles jouent. Les unes tendent à augmenter la vitesse de leur point d'application, sont dirigées dans le sens du mouvement de ce point. Ce sont les forces motrices; elles peuvent être représentées par un poids attaché à l'extrémité d'une corde enroulée sur l'arbre de la machine; elles effectuent un travail moteur ou positif. Les autres tendent à diminuer la vitesse de leur point d'application, agissent en sens contraire du mouvement de ce point; tel est le rôle d'un poids à soulever, d'une résistance à vaincre, etc., etc. Ce sont des to>'ces résistantes ; elles développent un travail résistant ou necjatif.

Lorsqu'une machine, soumise à l'action de ces deux ordres de forces, est arrivée et se maintient à l'état de mouvement uniforme, évidemment les forces motrices et les forces résistantes se font équilibre, le travail moteur est égal au travail résistant. En eftet, le mouveinent s'accélérerait nécessairement si les forces motrices l'emportaient sur les forces résistantes ; il se ralentirait, au contraire, si la prédominance existait du côté des forces résistantes.

Or, quelle que soit la perfection d'une machine, on trouve toujours que le travail moteur, le travail des forces motrices, Remporte sur le travail utile réalisé. Cependant le principe précédent est fondamental en mécanique ; son exactitude est incontestable. Cette différence, dont l'importance peut sans doute être atténuée, mais ne peut en aucun cas être négligée, indique qu'indépendamment des forces résistantes utiles, en vue desquelles la machine est employée, les forces motrices oni à lutter contre des résistances d'une autre nature, résistances passives, qui neutralisent une porlion des forces motrices et dont l'origine doit être recherchée dans les efiets du frottement des diverses pièces de l'appareil en mouvement.

Pour mieux analyser les effets du frottement, considérons une machine soumise à l'action du frein de Prony. Dans ce cas très-simple, les forces résistantes utiles et le travail utile sont supprimés, la machine est entretenue à l'état de mouvement uniforme uniquement par l'action des forces motrices et des résistances passives créées par le frottement. Or, sur les surfaces frottantes, deux ordres d'effets bien distincts se produisent. D'une part, ces surfaces sont altérées d'une manière permanente ; il y a production de limaille, décomposition des liquides interposés, modification de la structure des corps ; les elfets de cet ordre représentent un travail résistant qui consomme une portion déterminée des forces motrices. D'autre part, il y a production de chaleur accusée par l'élévation de la température des pièces soumises au frottement. Mais, tout en

maintenant le frottement, l'usure des surfaces en contact peut être indéfinimeat attéiHiée. On |>eut ainsi approcher autant qu'on le vent du cas oîi, l"s surlaces de frotti ment n'éprouvant aucune modification appréciable, le travail mécanique résistant serait nul ou du moins complètement négligeable. De ce que, en l'absence de tout travail utile produit et de tout tiavail résistant de modification de texture des surfaces de frottement, la machine soumise à l'i^ctioii du frein continue à se maintenir dans nn étal de mouvement uniforme, nous sommes évidemment en droit de conclure que le travail d'une force motrice peut n'avoir d'autre conséquence quun phénomène thermique, un développement de chaleur.

L. Foucault a su trouver, dans les phénomènes d'induction, une confirmation éclatante de ce principe. Imairinons un disque de cuivre rouge eii rotation entre les pièces polaires d'un fort électro-aimant. Il suffit de fermer le circuit dos bobines, pour que le mouvement de rotation soit détruit en quelques secondes; bien qu'il n'y ait aucun contact entre les faces du disque et celles des pièces polaires, le disque s'arrête comme s'il était serré par un frein invisible. Si malgré cette résistance, on veut que le mouvement persis'e avec la même vitesse, il faut pousser à la manivelle et fournir un certain travail pour restituer à chaque instant au mobile la vitesse perdue. Ce travail moteur dépensé ne produit aucun travail mécanique puisque la vitesse du disque est simplement maintenue et que les surfaces en regard n'éprouvent aucune modification de texture ; mais il y a production d'une certaine quantité de chaleur accusée pa réchauffement du disque. L. Foucault a démoniré que, dans ces circonstances, la température du disque s'élève, en cinq minutes, de 50 à 6U° centigrades. Sans doute, dans ce cas, la chaleur est produite par les courants d'induction dévcloDpés dans le disque tournant, et la résistance est due à l'action réciproque de ces courants induits et des pôles magnétiques de l'électro-aimant. 3Iais ces courants sont dus eux-mêmes au mouvement de rotation du disque entretenu par le travail moteur dépensé. Voilà donc un cas où, d'une manière incontestable, un travail moteur a pour conséquence unique et finale une production de chaleur.

Ainsi donc, suivant les conditions dans lesquelles on opère, le travail aune force motrice peut produire, comme effet 2inique et final, tantôt un travad mécanique, tantôt un développement de chaleur Ce principe est coraplétemciit indépendant de l'origine de la Ibrce motrice et comprend dans sa généralilc la force vive acquise par un corps tombant en chute libre.

Chaleur. L'expérience démontre qu'il en est de la chaleur comme do la gravitation et de toutes les forces mécaniques; les effets de la chaleur se modifient avec les circonstances au milieu desquelles cet agent entre en action.

Exposons à l'action d'une source de chaleur un vase inextensible rempli d'eau; à mesure que la chaleur extérieure pénètre dans le vase, la température du liquide s'élève. Le seul phénomène concomitant est une augmentation de la pression du liquide échanflé contre les parois du vase; mais une augmentation de pression sans déplacement du point d'application de la force n'est pas un travail. Dans ce cas donc, l'action delà chaleur est toute ew^ïère représentée parunsim/j/e effet thermique, l'élévation de la température du liquide etdu vase qui le contient.

Prenons maintenant un vase cylindrique d'un décimètre carré de section, rempli d'eau et fermé par un piston mobile; par l'intermédiaire du pistou , l'atmosphère exerce sur la surface du liquide une pression de 103 kilogrammes. Sous l'influence d'une source de chaleur, la température de l'eau s élève, le liquide te

dilate et soulève le piston. L'action de la chaleur produit donc des effets de deux ordres : un effet thermique, rélé\ation de la température du liquide, et un travail mécanique . Le travail mécanique est double: un travail intérieur cotvqspondaut à l'écartement des molécules du liquide, et un travail extérieur représenté par le soulèvement du piston cliargé d'un poids de 105 kilogrammes. Les effets de l'action de la chaleur augmentent sans changer de caractère jusqu'à ce que l'eau ait atteint la température de 100 degrés centigrades. A partir de ce moment, bien que de nouvelles quantités de chaleur continuent à pénétrer dans le vase, la température du liquide reste stationnaire ; l'effet thermique disparaît, miiis le double travail mécanique intérieur et extérieur d'écartement des molécules et du soulèvement de la charge du piston, continue et devient beaucoup plus considérable. Sans changer de température, l'eau passe à l'état gazeux, et la vapeur ainsi formée presse sur la face inférieure du piston qu'elle chasse devant elle avec sa forte charge de 103 kilogrammes.

Ainsi donc, tant qu'il n'y a pas changement d état physique, tant que la température reste inférieure au point d'ébuUitiou, la chaleur, dans son action sur les corps liquides, modifie leur état thermique et produit en môme temps lui double travail mécanique intérieur et e*^rieur dunt le résultat immédiat est une augmentation de volume. Mais, du moment où le liquide a atteint son point d'ébullition, les effets de la chaleur sont ceux d'une force purement mécanique. La chaleur n'exerce jilus à'action thermique sur le licpiide ; son activité n'est plus, représentée que par un double travail mécanique. L'étude de l'action de la chaleur sur les corps solides nous conduirait à des conclusions de même nature.

De même que le travail d'une force motrice peut n'avoir pour conséquence unique et finale qu'une production de chaleur, il demeure donc démontré que Y action de la chaleur peut n avoir pour manifestation unique qu'un travail mécanique effectué.

Dans le paragraphe de l'article Chaleciî consacré à la Théorie mécanique de la chaleur, nous avons exposé les recherches qui ont permis aux physiciens d'établir que ces substitutions de l'efl'et thermique au travail mécanique et du travail mécanique à l'effet thermique s'opèrent suivant une loi constante, et que cette loi est la même^ouv les deux ordres de substitution. Nous devons nous contenter de rapporter ici cette loi; elle est fornmlée dans les trois piincipes suivants :

1" Quand une force motrice, suffisante pour effectuer un travail de 425 kilogranmiètres, est consomniée sans produire ni travail mécanique, ni foi'ce vive appréciables, il y a nécessairement production A'une unité de chaleur,

2° Réciproquement, quand wne unité àe chaleur est consommée sans déterminer un effet thermique apprécinble, il y a nécessairement production d'une force motrice suffisante pour effectuer un travail mécanique de 425 kilogrammèlres.

3° Les quantités de force moiriceet de chaleur qui peuvent se substituer l'une à l'autre, sont donc dans le rapport constant de 425 à 1. Ce nombre 425 prend la dénomination A' équivalent mécanique de la chaleur.

'L'équivalence de la force motrice et de la chaleur se trouve donc ainsi établie dans la science conmie un résultat expérimental incontestable, indépendant do toute hypothèse sur la nature de la chaleur. Nous devons pousser plus loin cetto étude et chercher si les phénomènes calorifiques ne sont pas Aepurs phenomènci' mécaniques et soumii par suite à toutes les lois du mouvement .

En 1798, Itumford, frappé de la grande quantité de chaleur développée d;ins

l'opération du forage des canons qu'il dirigeait à la fonderie de Munich, se [losa les deux questions suivantes :

« D'oii vient la chaleur actuellement produite dans l'opération du forage? Est-ce la chaleur latente des copeaux métalliques qui est devenue libre ?

« S'il en était ainsi, ajoute-t-il, la capacité pour la chaleur des portions de métal réduites 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 séparées par une scie fine, avec les précautions nécessaires pour éviter réchauffement. »

Rumford poussa plus loin cette étude ; il construisit un appareil dans lequel un pilon d'acier trempé était fortement pressé contre le lond d'un cylindre creux en fer. Entraîné par deux chevaux, le cylindre tournait autour de son axe; la surface de frottement des deux jiièces métalliques était d'environ 15 centimètres carrés. 11 mit l'appareil en mouvement après l'avoir placé dans une caissede sapin contenant assez d'eau pour recouvrir le cylindre. Au début de l'opération, l'eau était à 15 degrés; au bout de 2 heures 50 minutes de rotation du cylindre, cette eau était en pleine ébullition. Tout le travail effectué par les deux chevaux pendant ce temps avait élé employé à surmonter la résistance opposée par lefroltenientdu pilon sur le fond du cylindre. Dans celte opération, il ne s'était produit que 51 grammes de limaille métallique ayant la même chaleur spécifique que le fer du cylindre ; mais la quantité de chaleur dégagée était de 1 200 calories, suffisante pour élever de zéro à 100 degrés la température de 12 kilogrammes d'eau.

Convaincu que la chaleur dévelojipéepar le frottement ne pouvait pas être considérée comme le résultat de la mise en liberté d(! la chaleur latente de la limaille de fer produite dans l'opération, Rumford développa, à propos deces expériences, des considérations excessivement remarquables sur la nature 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 sp ''culations des philosophes à savoir: Qu'est-ce que la chaleur? Y y a-t-il quelque chose comme un fluide igné ? Y a-t-il quelque chose qui puisse 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 dans 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 desplus remarquables, que la source de chaleur engendrée par le frottement dans ces expériences parait évidemment être inépuisable. Il est à peine nécessaire d'ajouter qu'une chose, qu'un cor[)s isolé ou un système de corps qui peut continuer de fournir indéfiniment, sans limites, ne peut absolument être vne substance matérielle ; et il me paraît extrêmement difficile, sinon tout-à-fait imf ossible, 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 mouvemf.nt. »

Peu de temps après, H. Davy fit une expérience encore plus concluante que celles de Rumford contre la matérialité Aelà chaleur généralement admise par les physiciens de cette époque. 11 prit deux morceaux de glace à zéro, et les maintint dans une enceinte à zéro pendant qu'il les frottait fortement l'un contre l'au-

fie au moyen do leviers maintenus eux-mêmes h zéro; les deux fragments de glace fondirent très-rapidement. Nous savons que chaque kilogramme de glace à zéro, absorbe 79 unités de chaleur pour se transformer en eau à ia même température. D'où pouvait provenir la chaleur exigée par le changement d'état de la glace à cette température ? Elle n'avait certainement pas été empruntée à l'appareil dont toutes les pièces étaient maintenues à zéro ; elle n'avait pas non plus été fournie par un dégagement de chaleur qui, de latente, serait devenue sensible au moment de la fusion, car la chaleur spécifique de l'eau est plus que double de celle delà glace. II. Davy comprit que l'origine de cette chaleur dégagée ne devait être rechercliée que dans l'ébranlement déterminé, dans les fragments de glace, par le frottement ; de sou expérience rapprochée des expériences antérieures de Rumfoi'd, il tira la conclusion suivante : « La cause immédiate des phénomènes de la chaleur est dans le mouvement ; les lois de sa communication sont précisément les mêmes que les lois de la communication du mouvement. »

Dès 1842, dans son beau mémoire sur les radiations lumineuses, calorifiques et chimiques, Melloni établissait l'idendité fondamentale de la chaleur rayonnante et de la lumière. Cinq ans plus tard, en 1847, MM. L. Foucault et Fizeau, dans leurs recherches sur les interférences des rayons calorifiques, complétaient la démonstration de ce grand principe de physique. Depuis ces importantes publications, il n'est plus possible de contester l'exactitude delà théorie qui considère la chaleur rayonnante comme la manifestation sensible de la force vive des mouvements vibratoires de l'éther. Ajoutons enfin qu'en 1851, M. Fizeau a démontré qu'il y a communication de mouvement entre les molécules de l'éther et les molécules de la matière pondérable.

Cela posé, considérons un corps chaud abandonné à lui-même : à mesure qu'il se refroidit, il émet, dans l'espace, un flux de chaleur rayonnante. Puisque cette chaleur rayonnante produite n'est elle-même qu'une force vtve développée, j1 se passe nécessairement, dans le corps qui se refroidit, un phénomène inverse et de même nature, une perte de force vive, résultant de la communication des mouvements vibratoires des molécules pondérables de ce corps aux molécules de l'éther ambiant. Quand un corps est exposé à l'action d'un flux de chaleur rayonnante, de la radiation solaire par exemple, la force vive du flux de chaleur incidente s'affaiblit en même temps que la température du corps s'élève ; il se passe donc, dans ce corps qui s'échaufle, un phénomène inverse et de même nature, une production de force vive, résultant de la communication à ses molécules pondérables des mouvements vibratoires des molécules de l'éther. Mais , dans quelques circonstances et sous quelques influences qu'ils se produisent, réchauffement et le refroidissement d'un corps restent évidemment des phénomènes de même nature ; ils doivent donc toujours être considérés comme un gain ou imeperte de forces vives. De ce point de vue, nous devons donc considérer la chaleur comme une force de même nature que les forces motrices, et les phénomènes calorifiques comme des phénomènes purement mécaniques soumis à toutes les lois du mouvement.

Nous sommes ainsi conduits àadmettre, dans Tes corps pondérables, l'existence de trois ordres de mouvements correspondant à trois ordres de phénomènes : des mouvements de totalité de la masse des curps, mouvements de translation et de rotation ; ces oscillations régulières directement perceptibles des éléments du corps autour de leur position d'équilibre qui se traduisent par des phénomènes sonores, quand elles s'exécutent avec une vitesse suffisante ; enfin, les vibrations

des derniers élémen's de la matière qui, par leur ténuité, écliappent à nos sens. L;i chaleur est la force vive de ces vibrations insensibles des molécules des corps, et rentre ainsi de plein droit dans le domaine des forces mécaniques. Dès lors, il n'y a p us lieu <le s'élonnersi, n'étant en r 'alité (jue des ?JîOMî'emenfe ou des effets de mouvements, la force vive d'un projectile ou d'un corps (|ui tonrbe en chute libre, la force motrice, le travail mécanique., la vibration sonore, la chaleur peuvent s'engendrer les uns les autres, se substituer les uns aux autres, se transformer les uns en les autres, sans jamais rien perdre de leur ■ intensité dynamique.

Eu résumé, dégager de la c/ia/ewr, c'est produire de la force vive, eu communiquant un mouvement vibratoire aux molécules des corps pondérables ou aux molécules de l'étlier ; consommer de la chdeur, c'est dimiimer la quantité actuelle •de forces vives, en al'Caibiissant les mouvements vibratoires des molécules des ■corps pondérables ou des molécules de l'éther.

Sous l'influence des chocs et des frottements, une force motrice quelconque peut se transformer tout entière en chaleur. I.a réciproque est-elle vraie? La chaleur perd -elle être tout entière utilisée comme force motrice'? C'est seulement pendant que son passage s'effectue d'un corps à un auti'e que la chaleur peut être transformée en force motrice. Pour que l'échange s'établisse, les deux corps en présence doivent nécessairement être à des températures dilférentes. Or, l'expérience démontre que, dans cette réaction, la chaleur jiasse toujours du corps le plus chaud au corps le plus froid et que la température du premier s'abaisse tandis que la tem[)érature du second s'élève; ini mouvement inverse de la chaleur, le passage de la chaleur du corps le plus froid au corps le plus chaud constitue une impossibilité physique absolue. De ces faits et de ces principes il résulte que, dans toute machine thermique, il y a nécessairement échange incessant de chaleur entre deux corps maintenus à des températures différentes, et (\nune partie seulement de la chaleur transportée du corps le plus chaud au corps le plus froid est transformée en force mécanique. Le rapport de la quantité de chaleur tran>formée et utilisée comme force motrice à la quantité totale de chaleur cédée par le corps le plus chaud au corps le plus froid est indépendant de l'agent de transformation employé; il dépend des températures absolues de deux corps entre lesquels s'opère l'échange.

De ce principe physique que la chaleur ne peut jamais passer d'e//e-meme d'un •corps plus froid à un corps plus chaud, découle donc cette conclusion fondamentale :

Si la force motrice peut être tout entière transformée en chaleur, le retour inverse, la transformation de la chaleur en iorce motrice, ne peut jamais s'effectuer d'une manière complète.

Forces moléculaires. Tous les corps sont des agrégats de molécules que leurs actions réciproques maintiennent à distance daiis îine position d'équilibre, et rami'uent à cette position quand une c;iuse extérieure les en écarte. La cohésion est la résultante de ces actions que les molécules de même nature exercent les unes sur les aitres au contact apparent. Ces actions réciproi|ues et intérieures sont nécessairement en lutte continuelle avec les forces extérieures qui tendent à ra[tprocher ou à écarter ks molécules. Soumis à la pression d'une force extérieure, d'un ])oids qui tend à diminuer son volume, tout corps éfironve une •déformation limitée par ces actions intérieures qui, en s'opposant au rappro-

chement des molécules, créent une résistance suffisante pour faire équilibre à la pression extérieure. Des phénomènes inverses se [lasi-ent dans une corde par l'intermédiaire de laquelle une forée extérieure, un poids, exerce une traction sur un point fixe. En limitant l'écartement des molécules, les actions intérieures créent une résistance, une tension de la corde, suf'lisante pour équilibrer la traction extérieure. Ces actions intérieures, ou forces moléculaires, ne peuvent communiquer aux molécules des corps quedc^ mouvements de rapprochement ou il'écartement ; ce sont doue des forces essentiellement mécaniques.

Anal\sous la série des phénomènes qui se passent lorsqu'un corps est exposé à l'action d'une soui ce de chaleur. La température du corps s'élève et son volume augmente.. L'augmentation de volume représente un double travail mécanique : un travad extérieur correspondant au soulèvement des |ioints d'application des pressions extérieures ; un travail intérieur correspondant à la résistance opposée par les forces moléculaires à l'écartement de ces molécules et, par suite, au déplacement des points d'application de [ces forces. Ces deux trav.iux sont de même sens ; à chacun d'eux correspond une quantité équivalente de chaleur consommée sans apparition de phénomène thermique. L'expérience montre d'ailleurs qu'on peut régénérer toute la chaleur ainsi disparue en soumettant le cor|is à une pression extérieure suflisante pour lui faire éprouver une variation de volume ég;ile et de sens contraire. Dans ce dernier cas, la force extérieure eltectue évidemment, en sens contraire, des travaux extérieur et intérieur, respectivement égaux aux travaux de même nature correspondant aux phénomènes de la dilatation. Entre la chaleur et les forces moléculaires, les rapports sont donc les mêmes qu'entre l;i chaleur et la gravitation. La quantité de chaleur ■consommée ou produite dans le changement de volume d'un corps, défalcation faite de la chuleur correspondante au travail extérieur concomitant, est l'équivalent du travail intérieur des forces moléculaires.

Affinités chimiques. Au contact apparent, les molécules de nature différente sont généralement sollicitées par des actions réciproques ; elles se rapprochent, se réunissent pour constituer des molécules composées; elles se combinent. L'emploi d'une force extérieure est toujours nécessaiie pour rendre leur indé[)endance initiale aux molécules engagées dans ces comhiuaisons dont la stabilité est d'ailleurs très-variable. Ces actions réciproques des molécules hétérogènes en présence, affinités on forces chimiques, ne communiquent jamais aux molécules que des mouvements de translation, ce sont, donc aussi des forces purement mécaniques. La grandeur propre de ces forces chimiques échappe, comme celle des torces moléculaires précédemment étudiées, à toute appréciation directe; la science ne fournit, en eflft, aucun moyen de mesurer l'accélération qu'elles communiipient, en un temps donné, aux atomes qu'elles sollicitent. Mais, dans chaque cas particulier, il est possible de mesurer le travail de ces loices chimiques avec la même certitude et la même précision que le travail d'une chute d'eau.

Les actions chimiques s'accompagnent toujours de manitestations calorifiques. Les quantités de chaleur mises enjeu dans ces circonstances ne représentent pas seulement les elfets de la combinaison ou de la désagrégation des corps; une portion de la chaleur, ainsi produite ou consommée, doit être rapportée aux changements de volume et d'élat qu'éprouvent les corps en présence au moment de la combinaison ou de la décomposition. L'expérience démontre que, presque

toujours, la conib'unisou s'accompague d'uue production de chaleur, et la décomposiliou d'uue absorption ou consommation de chaleur. Daus des cas trèsrares, mais dont la réalité est incontestable, les phénomènes sont inverses. Mais tout atteste la parfaite exactitude du principe suivant : Les phénomènes thermiques dout s'accompagne nue désagrégation cliiniiqce quelconque sont inverses de ceux dont s'accompagne la combinaison chimique correspondante, et de même intensité. En d'autres termes : un comiiosé cliimiciue ([uelconque absorbe ou dégage, au moment de sa décomposition, autant de chaleur que ses éléments en ont dégagé ou absorbé en se combinant.

Au moment où la soude, à l'état de dissolution aqueuse, se combine avec Vacide sulfurique pour former un sel neutre, il y a production de chaleur et l'expcrience apprend qu'à chaque unité de poids de base combinée avec une quantité équivalente d'acide, correspond un dégagement de 520 calories. La signification précise de cette production de chaleur n'est pas douteuse. Sollicitées par les affinités chimiques, les molécules de soude et d'acide en présence, se sont précipitées les unes vers les autres avec une vitesse déterminée ; au moment de la combinaison leurs forces vives ainsi acquises se sont éteintes et ont été remplacées par une quantité équivalente de chaleur sensible. La combinaison ne s'étaut pas accompagnée d'une variation appréciable de volume, les points d'application des forces extérieures n'ont pas éprouvé de déplacement sensible, la quantité de chaleur dégagée est donc Véquivalent, la mesure du travail intérieur effectué par les affinités chimiques.

La combinaison s'accompagne souvent d'une variation notable de volume. Dans ce cas, la manifestation calorifique constatée ne représente pas seulement le travail des aflinités, elle est due pour une part au travail des forces extérieures qui est de même signe que le travail des affinités quand il y a condensation, et de signe contraire quand il y a dilatation. La manifestation calorifique n'est encore qu.\]nQ résultante lorsque la combinaison se l'ait avec explosion suivie d'effets mécaniques; une partie plus ou moins considérable de la chaleur développée par le jeu des affinités se transforme en force motrice représentée par la force vive commimiquée aux corps voisins.

Quoi qu'il eu soit, il résulte de ces considérations que les affinités chimiques sont de même nature que toutes les forces motrices et rentrent de plein droit sous l'empire de la mécanique générale.

Électricité. Dans une pile hydro-électrique, dont le circuit est fermé par un conducteur interpolaire, le courant électrique est produit par les réartions chimiques accomplies dans les couples de l'électro-moteur. Ce courant, cette électricité en mouvement , développe de la chaleur dans le circuit de l'appareil ; il peut être utilisé pour produire une décomposition chimique. Ce courant peut encore mettre en rotation un élecro-aimant qui, à sou tour, sert à soulever un poids; dans ce dernier cas, l'électricité joue évidemment le rôle d'une force motrice. Cette chaleur développée, cette décomposition chimique effectuée, ce poids soulevé par l'intermédiaire d'un électro-aimant ne sont que des manife>tations différentes du travail effectué par le courant pendant son trajet à travers le circuit de l'électro-moteur. Les recherches de M. Favre nous permettent d'établir le rapport qui exi>te entre le travail chimique générateur du courant et effectué d, ns les couples de l'appareil, et le travail produit par ce même courant dans le circuit de la pile.

M. Favrea d'abord déterminé la quantité de chaleur développée par la dissolution d'un équivalent (55 grammes) de zinc dans l'acide suilurique ; cette quantité de chaleur est la mesure du travail des affinités chimiques pendant la dissolution du métal. Cela posé, il sutfit de déterminer, dans chaque cas particulier, le nombre d'équivalents de zinc dissous dans chacun des couples de la pile, pour mesurer, en quantité de chaleur, le travail chimique générateur du courant électrique. Or, il résulte des i-echerches de cet habile expérimentateur que :

1» Si la pile est fermée par un conducteur métallique qui n'exerce et ne subit aucune action extérieure, la quantité de chaleur développée dans le circuit entier par le courant est égale à la quantité de chaleur produite par la dissolulution du zinc consommé dans ra[)paieil.

2" Si l'on place un voltamètre sur le trajet du courant, la quantié de chaleur développée dans le circuit diminue; mais, à la chaleur sensible produite, il suffit d'ajouter X équivalent calorifique du travail de décomposition chimique ctiectué dans le voltamètre, pour retrouver la quantité totale de chaleur correspondante à la dissolution du zinc consommé dans la pile.

5° Si le courant est utilisé pour soulever un poids par l'intermédiaire d'un électro-aimant, la somme de la chaleur sensible développée dans le circuit et de {'équivalent calorifique du travail mécanique de soulèvement du poids est éijale à la quantité totale de chaleur correspondante à la dissolution du zinc consommé dans l'appareil.

Quelle que soit donc la nature des effets dont s'accompagne le passage du courant dans le circuit de la pile, le travail produit par l'électricité en mouvement reste rigoureusement égal au travail des aflinités chimiques génératrices du courant.

L'électricité en mouvement est donc un moyen de transport et de transformation des forces. Par son intermédiaire, la force réprésentée par les affinités chiniicjues consommées dans les couples de la pile est transportée et peut être utilisée, sous des formes très-diverses, dans un point quelconque du circuit de l'appareil.

Engendrée par l'action de la force mécanique des affinités chimiques, produisant elle-même des effets mécaniques d'élévation de température, de décomposition chimique, de soulèvement de poids, la force re|)résentée par le courant électrique rentre nécessairement dans le domaine de la mécanique générale. Dans Jes machines électro-magnétiques, le courant électrique joue le même rôle que la vapeur dans les machines à feu. D'un côté comme de l'autre, une partie de chaleur développée par des actions chimiques est transformée en travail méca- Jiique.

La force représentée par le courant électrique n'est donc, comme la chaleur, que la force vive des molécules en mouvement. Nous avons pu établir que ce mouvement est une vibration des molécules des corps pondérables dans le cas de la chaleur statique, et des molécules de l'éther dans le cas de la chaleur rayonnante. La théorie de l'électricité n'est pas aussi avancée. Dans l'état actuel de la science, rien ne permet d'aflirmer que le mouvement correspondant aux phénomènes électriques existe plutôt dans les molécules des conducteurs que dans les molécules de l'ether ; à plus forte raison est-il impossible de déterminer par quels caractères ce mouvement diffère des vibrations moléculaires dont les phénomènes calorifiques sont la manifestation.