CHALEUR SPÉCIFIQUE ABSOLUE

Lorsqu’on chauffe un corps en général, on observe une élévation de température et un changement de volume. A ce changement de volume correspondent

(1) Glausius, Théorie mécanique de la chaleur, Irad. Folie, t. I, p. 289.

un travail extérieur et un travail intérieur. Le travail externe résulte du déplacement des points d’application de la pression extérieure, le travail interne résulte du changement de disposition des différentes parties du corps. Le travail externe et le travail interne consomment une partie de la chaleur fournie au corps; en outre, à l’élévation de température correspond un accroissement de la chaleur réellement existante à l’intérieur du corps, ou un accroissement de !a force vive du mouvement qui constitue la chaleur, quelle que soit d’ailleurs la nature de ce mouvement.

La quantité de chaleur fournie à un corps pour effectuer une transformation se compose donc, comme l’a remarqué M. Clausius, de trois parties, la chaleur consommée en travail externe, la chaleur consommée en travail interne et l’ac-* eroissement de la chaleur réellement existante à l’intérieur du corps. Cette dernière quantité de chaleur pour un accroissement de température d’un degré est appelée par M. Clausius la vraie chaleur spécifique ou la chaleur spécifique absolue.

Si l’on désigne par dq l’accroissement qu’éprouve la chaleur réellement existante à l’extérieur d’un corps pour une élévation de température dt, par K la chaleur spécifique absolue du corps dans les conditions particulières de pression ou de température où le corps est placé, on a, par définition,

Cette chaleur spécifique absolue dépend-elle des conditions dans lesquelles le corps est placé ou bien est-elle invariable et indépendante de l’état physique du corps?

Rankine admettait que la chaleur spécifique absolue d’un corps est constante lorsque le corps conserve le même état physique, solide, liquide ou gazeux, mais que le passage d’un état à l’autre peut entraîner des variations considérables de cette quantité. M. Clausius a émis l’opinion contraire; il a admis que la chaleur spécifique absolue d’un corps est indépendante de l’état physique.

Devant cette divergence d’opinions il ne semblera peut-être pas inutile de reprendre l’étude de cette question d’après les principes mêmes de la thermodynamique, en parlant de la notion même de la chaleur réellement existante à l’intérieur d’un corps, telle qu’elle résulte de la définition donnée par M. Clausius (1),

Lorsqu’un corps éprouve une transformation telle que la température reste constante, on peut supposer, d’après ce que l’on vient de dire, que la chaleur réellement existante à l’intérieur du corps demeure invariable; en d’autres termes, on peut supposer que la chaleur réellement existante dépende uniquement de la température.

En général, il n’est pas possible de vérifier directement l’exactitude de cette proposition. S’il est toujours facile d’évaluer la chaleur consommée en travail externe, on ne peut évaluer à priori la chaleur consommée en travail intérieur.

(1) Bulletin de la Société philomathique , 6* série, t. XII, p. 15.

MOUTIER. — SUR QUELQUES RELATIONS DE LA PHYSIQUE ET DE LA CHIMIE. 4"29 Il est toutefois un cas, celui des gaz parfaits, où, par suite de l’absence de travail intérieur, il est possible de reconnaître que la proposition est bien d’accord avec l’expérience.

Lorsqu’un corps éprouve une transformation sans variation de chaleur, c’està-dire sans recevoir et sans perdre de chaleur par l’effet des corps environnants, une portion de la chaleur réellement existante à.l’intérieur du corps est en général consommée en travail externe ou interne, la température du corps varie. Mais dans le cas particulier d’un gaz parfait qui se détend sans variation de chaleur et sans effectuer de travail externe, le travail interne est nul, la quantité de chaleur réellement existante à l’intérieur du corps doit demeurer constante, et par suite la température doit rester invariable. Ce résultat est confirmé par l’expérience.

Si l’on admet que la chaleur réellement existante à l’intérieur d’un corps dépende uniquement de la température, on peut reconnaître que la chaleur spécifique absolue d’un corps est indépendante de l’état physique du corps, de sa densité et de la température.

I. Considérons un corps qui puisse se présenter à la même température et à la même pression sous deux états différents que nous désignerons par A et A'.

Supposons la série suivante d’opérations effectuées sur l’unité de poids du corps considéré : 1° on porte le corps A de la température t à la température infiniment voisine t - f- dt ; 2° on opère le changement d’état à cette température; 3° on ramène le corps sous le nouvel état A! à la température initiale; 4° on opère le changement d’état à cette température t.

Dans la seconde et dans la quatrième opération la chaleur réellement existante ne change pas. Dans la première opération la chaleur réellement exislante s’accroît de liât, en désignant par K la chaleur spécifique absolue du corps sous l’état A dans les conditions indiquées. Dans la troisième opération la chaleur réellement existante diminue de K 'dt en désignant par K' la chaleur spécifique absolue du corps sous l’état A'.

Le cycle est fermé. La chaleur existante à la fin des opérations est la mêm,e qu’au commencement; par suite K = K'. La chaleur spécifique absolue dans les mêmes conditions de température et de pression est donc la 'même pour le corps considéré sous les deux états distincts A et Ar; la chaleur spécifique absolue est donc indépendante de l’état physique.

II. Considérons un corps à la température t sous une certaine pression.

Supposons lasérie suivante d’opérations effectuées sur l’unité de poids du corps:

1° on élève la température sous la pression considérée de t à t-\-dt; 2” on comprime le corps à la nouvelle température ; 3° on refroidit le corps sous la nouvelle pression, de manière à ramener le corps à la température initiale t\ 4° on diminue la pression à cette température t, de manière à ramener le corps à l’état initial

La chaleur réellement existante s’accroît de Kit dan 5 la première opération et diminue de K 'dt dans la troisième opération; elle ne ( haigt pa î dans les autres opérations.

Le cycle est fermé. La chaleur réellement existante à la fin des opérations est la même qu’au commencement; par suite K=K\ La chaleur spécifique absolue à la température t est donc indépendante de la pression supportée par le corps ou de sa densité.

III. Considérons un gaz à la température t sous une certaine pression.

Supposons la série suivante d’opérations effectuées sur l’unité de poids du gaz : 1“ on diminue la pression à la température constante t, de manière à amener le gaz à l’état de gaz parfait; 2° on élève la température du gaz parfait de t à 3° on comprime le gaz parfait à la nouvelle température t-\-dt, de

manière à ramener le gaz à la pression initiale; 4" on refroidit le gaz sous cette pression et on ramène le gaz à la température initiale.

La chaleur réellement existante s’accroît de K dt dans la seconde opération et diminue de K 'dt dans la quatrième opération; elle ne change pas dans les deux autres opérations.

Le cycle est fermé. La chaleur réellement existante à la fin des opérations est la même qu’au commencement; par suite K=K'. La chaleur spécifique absolue d’un gaz à une certaine température est donc la même que la chaleur spécifique absolue du même gaz amené à l’état parfait à la même température. Mais alors la chaleur spécifique absolue du gaz parfait est la chaleur spécifique de ce gaz sous volume constant; elle est indépendante de la température. La chaleur spécifique absolue d’un gaz est donc indépendante de la température. D’ailleurs la chaleur spécifique absolue d’un corps est indépendante de l’état physique du corps ou de la pression que supporte le corps, par conséquent la chaleur spécifique absolue d’un corps est également indépendante de la température.