La TiiÉoniE de la chaleur

Les différentes espèces d'énergie, dont la physique donne une conception d'ensemble, ont des propriétés très différentes. Comment le travail se distingue-t-il de la chaleur, l'énergie électrique de l'énergie de mouvement, etc. ; que sont les caractères essentiels, et non donnés ailleurs, pour chaque espèce d'énergie considérée à part : voilà des questions sur lesquelles on n'a pas fait jusqu'ici de recherches systématiques en tenant compte de l'ordre de complexité des espèces d'énergie. On est certain qu'il y a entre elles des différences, sans quoi on ne pourrait les distinguer ; que ces différences sont considérables, car il est bien rare que l'on garde un doute sur l'espèce d'énergie à laquelle doit se relier tel phénomène spécial. Mais pour ce qui est d'une histoire naturelle systématique de ces esipèces, où l'on caractériserait les particularités de chacune et où l'ensemble des matériaux serait coordonné avec clarté suivant ces caractéristiques, — cela, on l'attend encore, aussi bien qu'une table systématique des concepts élémentaires.

En ce qui concerne l'énergie de chaleur, on l'a caractérisée d'abord, et de la manière la plus frappante, par ses manifestations physiologiques. Nous avons à la surface de la peau des organes de sensation aussi bien pour le chaud que pour le froid, c'est-à-dire pour les températures au-dessus et audessousde celle de la peau. Mais positivement, il n'y a qu'une gamme peu étendue de températures que cet organe puisse supporter sans dommage, et hors de là, ce sont des appareils de physique de toute espèce qu'il faut utiliser comme « tliermomètres ».

CSTWALD. — Elsquisse. 10

La chaleur compte parmi les espèces les plus simples de l'énergie. Chaque quantité de chaleur est en effet caractérisée par une température, comme l'énergie de mouvement parla vitesse. Mais la vitesse est orientée dans l'espace, si bien que pour des grandeurs égales, on a encore une indéfinie complexité en un triple sens, correspondante la diversité des directions ; au contraire la température est, sans ambiguïté, complètement caractérisée par un simple nombre, le degré. Entre deux températures d'égale hauteur, ou du même degré, il n'y a aucun caractère distinctif : ce qui revient à dire que la température n'implique, en dehors de la hauteur, aucun élément de complexité.

Pareille propriété se retrouve dans l'énergie correspondante, considérée en elle-même. On est habitué ici à mesurer la [quantité d'énergie, et à la désigner comme quantité de chaleur, alors que dans d'autres espèces on ne mesure que les facteurs en lesquels on les décompose, sans que l'on développe habituellement une représentation de l'énergie ellemême. Les quantités de chaleur au contraire] se caractérisent complètement, et comme les températures, par le nombre qui les mesure.

Si l'on sait que la chaleur est une espèce d'énergie, c'est-à-dire qu'elle peut sortir d'autres espèces en quantités équivalentes et se transformer à son tour en ces espèces, — c'est grâce à une découverte qui, bien que fondamentale et de valeur très générale, se fit seulement aux environs de 1840. Comme cela arrive souvent pour les progrès importants, la même pensée est venue à la même époque à plusieurs chercheurs. Celui qui l'a comprise le plus tôt et le plus complètement fut Jules-Robert Mayer de Heilbronn, qui la publia en 1842. Mayer n'a pas montré

seulement que les machines imparfaites (p. 132), où la loi de conservation du travail n'a plus qu'une valeur limitée, ont la propriété de transformer une partie du travail en c/ialeur,e\, que, si l'on fait entrer en compte cette partie, la loi de conservation est exactement applicable ; bien plus, il a calculé avec une extraordinaire pénétration, d'après les données de la physique, l'équivalent mécanique de la chaleur ; c'est-à-dire qu'il a déterminé combien d'unités de chaleur (suivant la mesure alors en usage) correspondent à une unité de travail (suivant le même système de mesures), lorsque la chaleur se change en travail et réciproquement. Et Mayer n'a pas limité à la chaleur cette notion fondamentale de l'existence d'une substance quantitativement invariable, qui résulte du travail et peut se changer en travail; il a de plus établi le premier une table aussi complète que possible de toutes les formes d'énergie alors connues, et il a affirmé et montré qu'elles peuvent généralement se transformer les unes en les autres.

Actuellement, dans l'étude des grandeurs qui peuvent s'échanger sous les différentes formes de l'énergie, on met au premier plan l'effort pour mesurer toutes ces espèces d'après une même unité. Voici ce que cela signifie : on détermine arbitrairement et l'on prend pour unité une certaine quantité d'une énergie facile à restituer, et l'on établit que dans chacune des autres formes l'unité doit être égale à la quantité qui résulte, par transformation, de l'unité précédente. Cette unité a reçu le nom de Erg (abréviation d'énergie) et l'on a choisi, pour des raisons de forme, l'énergie de mouvement d'une masse de '2 grammes qui se meut avec une vitesse de 1 centimètre par seconde. Le montant en est très

petit, et dans les applications techniques on se sert d'une unité 10~ fois plus grande. Pour élever d'un degré la température d'un gramme d'eau liquide, il faut une quantité d'énergie de 41.830.000 Ergs.