Les premières recherches de Rankine sur les prin

cipes de raction mécanique de la chaleur parureut dans ua mémoire présenté à la Société royale d'Edimbourg en décembre 1849 et lu en février 1850 (1). Ses recherches sont basées sur ce qu'il appelle l'hypothèse des Tourbillons moléculaires^ c'est-à-dire qu'il suppose que les mouvements auxquels Davy rapportait la chaleur thermométrique, proviennent d'espèces de tourbillons ou de courants giratoires. Telle est la partie de l'hypothèse qui regarde particulière-^ ment les phénomènes de l'action mécanique de la chaleur ; mais, afin de rattacher ceux-ci à d'autres phénomènes, Rankine suppose, en outre, que la matière tourbillonnante est répandue sous forme d'atmosphères autour des noyaux, qui peuvent être des corps d'une espèce particulière ou des centres de condensation et d'attraction au sein des atmosphères, et que la radiation, soit de la chaleur, soit de la lumière, consiste dans la transmission du mouvement vibratoire des noyaux par l'intermédiaire des forces qu'ils exercent les uns sur les autres. La quantité de chaleur dans un corps est l'énergie de ses tourbillons moléculaires y. la température absolue d'un corps est cette même énergie, divisée par un coefficient spécifique, différent pour chaque subst^iuce. Un gaz parfait est une substance dans laquelle la pression élastique varie seulement avec la force centrifuge des tourbillons ; et l'intensité de cette pression, d'après les principes connus de la mécanique, doit être directement proportionnelle à l'énergie des tourbillons, et inversement proportionnelle à l'espace qu'ils occupent. Dans les substances qui ne sont point des gaz parfaits, l'élasticité est modifiée par des forces de cohésion. Lorsque la déviation de l'état gazeux parfait est petite, les effets de ces forces peuvent être représentés approximativement par des séries dé-

(1) Tramactimû. Vol. XX, p. 147.

yeloppëeè suivant les puilssances à exposants négatifs de la température absolue (1).

43. La chaleur sensible est le travail employé à faire varier la vitesse des molécules tourbillonnantes ; la chaleur latente est le travail employé à faire varier les dimensions de leurs orbites, lorsque les volumes et les espaces dans lesquels s'accomplissent les mouvements giratoires, viennent à changer. La force qui retient une molécule dans son orbite, est égale et opposée à la force centrifuge de celte même molécule ; on en conclut que le . travail nécessaire pour faire varier les orbites des molécules est proportionnel, d'abord à leur force centrifuge, puis, par conséquent, à l'énergie des tourbillons, et enlln à la température absolue; et, pour calculer cette quantité de travail ou de chaleur latente, lorsqu'un corps subit dans ses dimensions une variation donnée, il faut multiplier la température absolue par la variation correspondante d'une certaine fonction des dimensions et de l'élasticité du corps, fonction que l'on ob-tient en prenant le coefficient différentiel, par rapport à la température, du travail extérieur produit pendant l'espèce de changement de dimensions que l'on considère. Tel est, en peu de mots, l'esprit de la méthode au moyen de laquelle Rankine est arrivé à déduire l'équation générale de iaction mécanique de la chaleur de l'hypothèse des tourbillons moléculaires, en s'appuyant sur les principes connus de la dynamique.

44. La quantité dont la variation, multipliée par la température absolue^ exprime la chaleur latente correspondant

(i) Rankine ttvait précédemment publié nn exemple de Pneage de cet sériée dans nn mémoire sur Vélastidté dei tapeurs, Edim. Phil, Journal^ Juillet 1849 ; il les avait anssi appliquées aveo snccèi à l'élasticité ile l'acide carbonique et de quelques autres g&z. {PhiU Mag*, déc. 1851.)

à un changement donné de dimensions à cette température, est indiquée dans les premières publications de Rankine, par des symboles, sans être désignée par un nom spécial. Dans un article lu en janvier 1853 (1), il propose le nom ùt potentiel thermique (heat-potentialVt et, dans un autre, reçu par la Société royale de Londres en décembre 1853, et lu en janvier 1854 (2), il donne à la même quantité, augmentée d'un terme additionnel dépendant de la variation de température, le nom de fonction thermodynamique, nom adopté depuis par divers auteurs. Dans le mémoire de Rankine, de 1849, les applications principales de l'équation générale de la thermodynamique sont les valeurs de la chaleur spéciQque apparente, qu'il distingue de la chaleur spécifique réelle, pour les gaz et les vapeurs placés dans diverses circonstances; et la démonstration de ce fait, que la chaleur spécifique apparente d'une vapeur maintenue constamment à la pression de saturation, est négative pour la plupart des fluides, aux températures ordinaires ; en d'autres termes, que la vapeur d'eau, par exemple, tend à se liquéfier en partie, lorsqu'elle produit du travail par son expansion, contrairement à ce qu'on croyait jusque-là ; et encore la démonstration de cet autre fait, que la chaleur totale d'évaporation d'un gaz parfait se compose d'un terme constant, augmenté du produit de la température par la chaleur spé* cifique à pression constante. Dans un article lu le 2 décembre 1850 (3) , il déduisit de l'équivalent de Joule la valeur 0,24 pour la chaleur spécifique de l'air à pression constante, et annonça que la valeur 0,2669, admise précédemment, devait être erronée ; ce qui fut vérifié par les

(1) ffflfw. R. s. E. Vol. XX, p. S69.

(2) Ph, TVam., 1834,

(S) rram, K S. E. Vol. XX, p, 191.

expériences de Joule, communiquées à la Société royale, le 23 mars 4852, et aussi par celles de Regnault, communiquées à rAcadémie des sciences en 1853. Dans un mémoire, lu le 2i avril 1851 (i), M. Rankine déduisit de Téquation générale de la thermodynamique, telle qu'il l'avait établie dans son mémoire de 1849, la loi de Thomson [§ 54] sur le rendement d'une machine parfaite : que toute la chaleur dépensée est à la chaleur qui disparait en accomplissant un travail mécanique, comme la température absolue à laquelle la chaleur est reçue est à la différence entre les températures auxquelles la chaleur est reçue et rejetée.

45. Afin de simplifier ses recherches, RaoJ^ine^ (Jans son mémoire de 1849, suppose que les systèmes de tourbillons sont disposés en couches sphérlaues autour du noyau atomique. Le 18 décembre 1851 (â), il lut un mémoire dans lequel il démontre qu'on arrive aux mêmes résultats, quant aux relations entre la chaleur, l'élasticité et le travail mécanique, en supposant aux tourbillons moléculaires une forme et un arrangement quelconques.

Dans une longue série de mémoires, il applique les principes de la thermodynamique à diverses questions pratiques relatives à la machine a vapeur, ou à d'autres machines dans lesquelles la chaleur est la force motrice ; il est enfin Tauteur du premier traité spécial où la thermodynamique soit rédigée en vue de ses applications pratiques (3],i

Nous nous sommes beaucoup étendus ici sur les recherches de Rankine, parce qu'elles ont pour base une hypothèse particulière; et parce qu'elles sont, quant à la méthode, très-distinctes de celles de Clausius, (le Thomson et

(i) Trarw. il. S. E. Vol. XX, p. 205.

(3) Manuel dd la maclilne à vapeur et autres znôtears primitifs, 1889.

autres, qui ont entre elles quelque ressemblance, en ce qui , regarde les principes fondamentaux et le mode d'investigation.

46. Le premier mémoire de Clausius (1) sur l'action mécanique de la chàleHr fut lu à l'Académie des sciences de Berlin, en février 4850, et parut dans les Annales de Poggendorfl^ livraisons de mars et d'avril de la même année. Il est divisé en deux parties : la première se rapporte à l'action mécanique de la chaleur dans les gaz parfaits ; la se* conde à cette même action dans toute les substances eu général. Dans la première partie, Clausius fait usage de la première loi de la thermodynamique seulement, c'est-àdire de l'équivalence de la chaleur et du travail mécanique, sans allusion aucune à une seconde loi; il arrive ainsi à une équation générale de l'action mécanique de la chaleur dans les gaz parfaits, renfermant une fonction inconnue. 11 cherche à établir une distinction entre le travail extérieur développé par une substance élastique se dilatant sous une pression extérieure, et le travail intérieur eflectué par les molécules des corps dans leurs changements de positions relatives, lorsqu'elles surmontent les forces de cohésion qu'elles exercent les unes sur les autres. Et il présente comme très- probablement vraie, l'hypothèse de Mayer, ainsi modifiée : Dans les gaz parfaits^ le travail intérieur est si petit quon ne saurait l'apprécier. Cette supposition lui perm'et d'assigner une forme déterminée à la fonction restée inconnue dans l'équation précédente ; il obtient ainsi une expression mieux définie de l'action mécanique de la chaleur dans les gaz parfaits; et, de cette équation, il déduit différents résultats en conformité avec l'expérience.

(1) Sei mémoir«8 ont été réunis sons ce titre : Traités tur la thhrU mécmUqtu d$ la cAolfur , Uipiig, iSS4-C7. Ils ont été triCdaiti en firançus.

47. Dans la seconde partie du mémoire^ Glausiue, pour la première fois, fait usage de la loi de Carnot modifiée de manière à être en harmonie avec le fait de l'équivalence de la chaleur et de l'énergie mécanique, et qu'on peut formuler ainsi : lorsqu'un corps développe un travail mécanique en subissant une série de changements dont le cycle soit réversible, et à la fin de laquelle il se retrouve dans son état initial, le rappbrt de la quantité de chaleur qui disparaît en accomplissant le travail à la quantité totale de chaleur dépensée, est fonction seulement des températures auxqueUes les changements ont eu lieu. En combinant la loi de Carnot, ainsi modifiée, avec les résultats obtenus dans la première partie du mémoire, dans la supposition que le travail in« térieur dans les gaz parfaits est extrêmement petit, il arrive à cette conclusion, que la valeur probable de la fonction de Carnot (1) est la réciproque de la température absolue mé« sUrée par un thermomètre à air parfait, et il obtient ainsi l'expression mathématique de la seconde loi de la thermo« dynamique, expression résultant de ces trois principes corn-' binés :

lo L'équivalence de la chaleur et du travail mécanique}

2® Le principe de Carnot, modifié de manière à être mis en harmonie avec l'équivalence de la chaleur et du travail mécanique;

3* L'hypothèse de Seguin et de Mayer, limitée aux ga£ permanents [ce qui, plus tard, a été reconnu approximati-^ vement vrai par les expériences de Joule et Thomson].

Clausius applique ses équations générales à l'évaporation des liquides^ et arrive, entre autres résultats, à la conclusion

(i)La mdme loi avait été antérieuremeot suggérée par Jonle à Thom- •on, dans nnelettit priyée, datée da 9 décembre 1848. (Yoyec anMi{ 54 pins bas.)

que la plupart des vapeurs saturées, lorsqu'elles produisent du travail par leur expansion, aux températures ordinaires, sont en partie liquéfiées : résultat auquel, de son côté, Raakine arrivait à la même époque (§ 44).

48. Paissant sur quelques travaux relatifs à diverses particularités de la théorie de la chaleur, nous arrivons au .mémoire dans lequel Glausius étudie les principes fondamentaux de cette théorie. Ce mémoire a pour titre : Sur une expression modifiée de la seconde loi de la théorie dynamique de la chaleur (1). La forme particulière de la seconde loi de la thermodynamique à laquelle il est fait ici allusion, mais qui tut d'abord donnée par Thomson en i851 [voir chapitre III], est appelée par Tauteur loi de r équivalence des transformations. Il l'exprime en termes ayant la signification suivante : « Toutes les fois qu'une quantité de chaleur est transformée en travail, et que les corps par le moyen desquels cette transformation a eu lieu sont revenus, à la fin de l'opération, à leur état initial, une autre quantité de chaleur a dû en même temps passer d'un corps plus, chaud à un corps plus froid ; la proportion de celte dernière quantité de chaleur à la première, dépend seulement de la température des corps entre lesquels l'échange a eu lieu, mais non de la nature des corps intermédiaires. » Ceci est évidemment le principe de Carnot, ad apte à la théorie mécanique de la chaleur, et exprimé d'une manière différente. Dansée mémoire, Clausius étudie lespropriétés d'une fonction qu'il nomme ^quivalenzwerth^ et dont on obtient la valeur en divisant la quantité de chaleur dépensée pour produire un changement donné dans une substance donnée, par une certaine fonction de la température à laquelle ce changement a eu lieu. Clausius montre, en raison delà probabilité q[ue.dans les gaz perma-

(1) Pogg. Ann, déo. 1854. Àhhanilmgtn^ p. 54.

nents le travail intérieur est infiniment petit, que cette fonction de la température doit, en toute probabilité, être simplement proportionnellejà la température absolue mesurée par un thermomètre à air parf lit. {VjEquioaltnzwertk de Clausius est à peu près Mentiqiie avec la fonction thermodynamique de R mkme; ces deux fonctions cependant présentent quelques différences qui sont expliquées dans les mémoires suivants de Clausius] (1). Les propriétés de la fonction nommée ici jEqmvaknzwerth^ et dans des mémoires suivants Entropie^ laquelle est en relation étroite avec la théorie delà />mi/3a/ion, publiée précédemment par Thomson], forment le sujet d'une longue série de recherches.

Il nous semble plus convenable d*adopter, comme définition de l'entropie d'une substance, Taptitude plutôt que l'inaptitude de la chaleur qu'elle contient, à produire du travail; c'est pourquoi, dans le troisième chapitre, nous nous servirons de ce terme excellent. Entropie, dans un sens opposé à celui que Clausius lui a donné. Nous dirons donc que V Entropie de r Univers tend vers zéro^ ce qui est la théorie de la dissipation de Thomson, et non pas, conformément à la nomenclature non modifiée de Clausius, que V Entropie de l'Univers tend vers un maximum. Ses recherches spéciales sur le travail intérieur, et sa fonction, appelée Désagrégation, serDnt rapidement examinées dans le troisième chapitre.

49. Mais le grand point '^des travaux de Clausius est sa démonstration que le principe de réversibilité de Carnot subsiste toujours, quoique établi sur des bases différentes de celles que son auteur lui avait données. C'était un pas de la

(1) Voir Rankine sur les fonctions thermodynamiques et métamorphiques, désagrégation et chaleur spécifique réelle. Phil» Mag,, déc.

plus grande importanoe en thermodynamique, et qui suffi*rait^ quand même Glausius n'aurait rien fait de plus, pour lui donner droit à une place d'honneur dans l'histoire de cette question.

50. a Les recherches de ces deux écrivains impliquent fondamentalement diverses hypothèses, que Texpérience peut montrer être ou n'être pas approximativement vraies, et qui permettent difficilement de discerner dans leurs écrits celles de leurs conclusions, surtout relativement à l'air et aux gaz, qui Ae reposent que sur les principes essentiels de la thermodynamique (3). »

51. Un des plus précieux parmi ces résultats, lequel, comme nous l'avons déjà vu, avait été obtenu simultanément par Rankine et Clausius, est le suivant : Si on laisse de la vapeur, saturée à une haute température quelconque, ce dilater et soulever un piston dans un vase imperméable à la dialeur, elle se refroidit de manière à garder toujours la température de la saturation; et, en outre, une portion de cette vapeur se liquéfie. Ce résultat semble, au premier abord, en désaccord avec cette expérience paradoxale depuis longtemps connue : de la vapeur à haute pression s'échappant dans l'air par un petit orifice, ne brûle pas la main, ni même la figure de la personne qu'elle vient frapper ; tandis que, au contraire, de 'la vapeur à basse pression produit une brûlure terrible. W. Thomson a expliqué cette difficulté comme il suit: La vapeur, se précipitant par l'ori* fice, produit un effet mécanique immédiatement dépensé eh frottement fluide^ et^ par conséquent, reconverti en chaleur; d'où il suit, d'après les données numériques de Regnault, que la vapeur [dans le cas d'un générateur à haute pression, mais non pas à basse pression] possède, àsasortie,une

(2) Thomion, Traru,, R. S, E,, 1851, p. 281.

température de plus de 312 Fahr. et doit être par conséiiueQt très- sèche.

52. Dans sa nouvelle forme, la théorie de la puissance motrice de la chaleur est basée sur les deux propositions, suivantes : [La première, quoique réellement indiquée par Davy, n'a été définitivement admise dans la science qu'à la suite des expériences de Joule; la seconde est la proposition de Carnot, déjà énoncée § 26, avec sa démonstration, dans l'hypothèse du calorique matériel, mais adaptée par Clausius à la théorie dynamique].

Thomson énonce ainsi ces deux propositions :

I. Lorsque des quantités égales d'effet mécanique sont engendrées par un moyen quelconque de sources purement thermiques, ou bien sont dépensées à produire uniquement des effets thermiques, des quantités égales de chaleur disparaissent ou sont engendrées.

IL Si unemachineest telle que, dansle travail à reculons, les agents physiques et mécaniques mis enjeu dans 'chaque phase de ses mouvements soient tous renversés , elle produira autant de travail mécanique qu'en produirait une autre machine thermodynamique quelconque, avec la même quantité de chaleur, entre les mêmes températures de la source et du réfrigérant.

53. Afin de prouver la seconde proposition [qui. se rap* porte à la transformation de la chaleur, comme la première se rapporte à la corner valionà^ l'énergie], nous devons chercher à quel point de vue la démonstration de Carnot devient inapplicable, et nous arrivons à cette conclusion : Nous ne sommes plus en droit d'affirmer, comme illefait, que, dans un cycle complet d'opérations pour lequel sa condition fondamentale est satisfaite [c'est-à-dire le milieu ramené exactement à son état initial], autantde chaleur a été transmise au

condenseur, qu*il en a été tiré de la source; parce que la première de nos nouvelles pnopositions montre que cela n'est vrai qu'autant que le milieu a subi de la part des corps extérieurs autant de travail qu'il en a exercé contre eux. Glausius, en i 850, démontra cette proposition à l'aide d*un procédé tout à fait analogue à celui de Carnot, mais basé sur cet axiome additionnel : Il est impossible à une machine y agissant par elle-même ou automatiquement^ sans r aide d'aucun agent extérieur^ de faire passer de lachaleur d*ui% corps à un autre plus chaud. Thomson, dans un de ses mémoires, auquel nous empruntons cette remarque (i), admet, au lieu de cet axiome assez douteux, cet autre tout à fait certain : /{ est impossible y au moyen.d'un agent matériel inanimé^ de tirer un effet mécanique d'une portion de matière quelconque^ en la refroidissant au-dessous de la température du plus froid des objets environnants*

En effet, nous voyons par le § ^6 que, si nous voulons que N reporte à la source une quantité de chaleur égale à celle que M en a tirée, il faudra, pour que le système composé puisse produire du travail, que N prenne plus de chaleur au condenseur que M ne lui en a apportée.

54. Carnot, s'appuyant de ces principes, prouva que la quantité de travail développée par le transport d'une quantité donnée de chaleur, augmente indéfiniment avec la différence de température de la source et du condenseur; il suit de là que la machine à air, dans laquelle on peut uti« liser une étendue de température beaucoup plus grande que dans la machine à vapeur, présente une grande supé • • riorité sur celle-ci. L'introduction de la vraie théorie n'affecte qu'en partie ce résultat ; elle montre, en effet, que le

(1) On the dynamical theory ofHeat, etc. W. Thomson. Trans, R, S^E, mars 17, et avril 4, 1851.

4ravail développé par une quantité donnée de chaleur qui quitte la source, augmente bien avec l'excès de la température de la source sur celle du réservoir, mais que, loin de croître indéftoiment, comme le veut la théorie deCarnot, cettç quantité de travail a une limite supérieure, qu'elle n'atteint jamais, et qui est l'équivalent mécanique de la chaleur fournie par la source. En réalité, le rapport de la chaleur reçtie à la chaleur réjetée est égal au rapport de la température absolue de la source (§ 36) à la température absolue du condenseur. Ainsi, dans les circonstances les plu& favorables, la machine à vapeur^ et même la machine à air, sont extrêmement imparfaites, car elles ne rendent qu'un quart environ de l'équivalent mécanique de la chaleur dépensée. La théorie des machines dites caloriques, dans lesquelles l'éther^ le chloroforme ou fout autre liquide facilement vaporisable, est employé conjointement avec l'air et la vapeur, pour utiliser autant que possible la chaleur appliquée, a été donnée par plusieurs auteurs, y comprisceux que nous avons déjà nommés; mais il parait que, dans la pratique, ces machines n'ont pas réalisé les espérances de ceux qui les proposaient.

55. Un résultat très-remarquable de l'application du raisonnement de Garnot a été formulé en IH^O par J. Thomson (i) . En partant de ce raisonnement, on démontre sans peuie, comme le fit W. Thomson : que l'eau refroidie au point de corigélation peut^ sans aucune dépense de travaily être convertie en glace par un procédé mécanique. En effet, une masse d'eau garde la température de congélation aussi longtemps qu'elle n'est pas solidifiée tout entière ; et, dans les principes de Garnot, ou même de la théorie dynamique, il n'est pas nécessaire d'exercer un travail pour faire passer

lî)Tran$.n. S. E. 1849.

de la chaleur d'un corpg à un autre à la même température; J. Thomson, remarquant le premier que cette conséquence semblait impliquer la possibilité de produire du travail avec rien [puisque l'eau se dilate avec une grande force au moment où elle se congèle], fut conduit, pour échapper à une conclusion qu'aucun physicien ne saurait admettre, que le point de congélation devait, comme le point d'ébuUition, dépendre de la pression ; et il montra qu'en effet le point de congélation de l'eau s'abaisse de O^", 0135 Pahr. pour chaque atmosphère additionnelle de pression. Cette trèscurieuse déduction théorique fut vérifiée par W. Thomson (I], à l'aide des nombres qu'il déduisit d'expériences faites avec le piezométre d'QSrsted. Hopkins et Bunsen ont depuis constaté expérimentalement que, pour les corps qui se contractent en se solidifiant, comme le soufre, la cire, etc., le point de fusion est élevé par un accroissement de pression.

5^. La théorie complète de tous les phénomènes de ce genre avait déjà été donnée par W. Thomson qui, le premier après Clapeyron, avait rappelé l'attention sur l'ouvrage de Carnot; il développa quelques-unes de ses conséquences les plus importantes, celle, par exemple, que la forme de la fonction de Carnot se déduit immédiatement de son mémoire, dès qu'on admet la conversion de la chaleur en travail. Il semble, toutefois, qu'à l'origine, il n'ait pas voulu aborder les nouveaux problèmes que la théorie (2) faisait surgir. Voilà comment il fut devancé par CHausius dans la

{\)Proe. R.S, £. 1850.

(2) Si Ton abandonne le principe fondamental de Carnot, ce que M. Joule recommande fortement, on se heurte à d'autres difficultés innombrables, impossibles à résoudre sans de nouvelles recherches expérimentales et sans un remaniement entier de la théorie de la chaleur, depuis son origine. *- (TVaiw. R. S. £., 1849y p. 545, note.)

publication de la seconde loi. Mais, ayant trouvé de son côté, sans connaissance aucune de ce que Clausius avait fait, une démonstration de cette seconde loi, et avançant à pas de géant, il ne laissa, en ce qui concerne les développements actuels de la théorie, à faire à ses contemporains qu'un petit nombre d'applications pratiques ou de vérifications expérimentales de ses résultats. La Dissipation,]sL Restauration^ les JLois générales de la transformation^ la Thermo-électricité^ V Action magnéto-cristalline^ furent tour à tour et complètementétudiées par lui dans l'intervalle d'à peine une année. Il est grandement à regretter que les mémoires dispersés de Thomson, tous modèles de brièveté et de clarté, n'aient pas été réunis en collection. Tant que cette collection n'existera pas, il sera impossible de se faire une idée des immenses développements qu'il a donnés à la théorie, et du nombre des découvertes qu'il a faites avant ceux à qui elles sont généralement attribuées. Dans un ouvrage aussi élémentaire que celui-ci, beaucoup de ces questions les plus importantes doivent être passées sous silence, sans qu'il soit même possible d'y faire plus qu'une allusion.

57. Dans son mémoire de 1851 (déjà cité) sur la théorie dynamique de la chaleur, sans s'embarrasser d'hypothèses, et sans limiter en aucune fagon la généralité de ses résultats, Thomson applique les propositions fondamentales de la théorie dynamique (déjà énoncées) à tous les corps ; et en déduit un grand nombre de conséquences très-importantes, très-curieuses,relativement à la chaleur spécifique de toutes les substances, avec des conclusions spéciales s'accordant avec celles de Rankine et de Clausius dans le cas particulier des gaz parfaits, et des mélanges de portions d un même corps à différents états, mais à la même température, comme l'eau et la glace, ou l'eau et la vapeur saturée. Parmi ces conclusions, nous citerons la suivante : Lors*

qu'une substance se contracte en même temps que la température s'élève [ce qui a lieu, par exemple, pour Teau entre la température de congélation et celle du maximum de densité], une compression soudaine produit un abaissement de température. Dans deux des mémoires les plus remarquables de Joule (1), les formules de Thomson sont complètement vérifiées, dans la limite des erreurs d'expériences, sur des substances offrant les propriétés les plus dissemblables. Un de ces résultats singuliers est présenté par le caoutchouc, qui, subitement étiré, s'échauffe; et) conformément aux conclusions de Thomson, on trouve qu'un fil de caoutchouc tendu par un poids constant, soulève celui-ci en se contractant par la chaleur.

58. Nous^ avons plusieurs fois fait allusion à ce fait, que la quantité de chaleur développée par la compression de Tair n'est qa* approximativement égale à l'équivalent du travail dépensé dans sa compression, quoique, dans les expériences de Joule de 1844, elle paraisse lui èire exactement égale. Ainsi que nous l'avons dit précédemment, il n'y a point de raison à priori de l'existence d'une semblable proportionnalité' [quoique Glausius la considère comme une déduction probable, dans le cas d'un gaz non liquéfiable, des lois de Boyle et de Charles sur les relations entre la pression, le volume et la température], car on peut trèsbien concevoir qu'il existe un gaz ou tout autre corps pour lequel le travail développé dans la compression serait en totalité employé à surmonter les forces répulsives des molécules entre elles, et pourrait, par conséquent, être entièrement mis en|réserve dans le gaz comprimé, comme puissance mécanique, et cela sans aucune variation de température.

(1) On iùiM Thermo^ynamie Properties of SolidSi et On Ihê Thermal Effê€$ê ùf e^mprating FtwUU, — PhiL Tfont., 1859.

Le fait que de la chaleur, en quantité à peu près équivalente au travail dépensé dans la compression, est actuellement dé« veloppée, nous prouve que la force moléculaire mutuelle entre les particules du gaz est excessivement petite, et que la pression du gaz est presque entièrement due au mouvez ment répulsif de Davy.

59. Daniel Bernouilli, dans la dixième section de son Hydrodynamique y explique la pression de l'air par le choe de ses molécules contre les parois du récipient qui le contient. Cette idée fut beaucoup plus développée par Lesage et Prévost (i), Herapath (2), Joule (3) et Rrônig (4). Glausius (5), qui a repris cette théorie plus en détail, se figure un gaz comme une collection de molécules sans cesse en mouvement, et ne se faisant dévier l'une l'autre de leur route que lorsqu'elles sont à de très-petites distances les unes des autres, de sorte que le chemin parcouru par une molécule se compose d'une série de portions à peu près rectilignes. On admet que les déviations produites par les rencontres des molécules sont si soudaines, que les rencontres peuvent être assimilées à des chocs. Il a déterminé la longueur moyenne du chemin parcouru par une molécule entre deux rencontres successives, la distance de leurs centres au moment du choc, ainsi que le nombre des molécules dans l'unité de volume; et il prouve que cette théorie n'est incompatible avec aucun des phénomènes connus, pourvu qu'on admette que l'énergie de chaque molécule résulte en partie du mouvement de son centre de gravité, en partie de sa rotalion ou de ses vibra-

(1) Veux Traités de Physique mécanique, Genève, 1818.

(2) Maihemaiical Physics.Vfhht&keTeïComi^., 1847.

(3) Some Remarks on Beat and the Constitution ofElastie Fluide, Oct. 3, 1848 [voir Pha. Mag., 1857 U].

(4) Pogg. Afin., 1856.

(5) PMI. Mag., fév. 1859,

tionB intérieures, ces deux composantes de l'énergie ayant en généra|,l un rapport déterminé dépendant de la nature des molécules. Cette théorie, dans les mains de Clausius, explique les relations entre le volume, la température et la pression d'un gaz, ainsi que son refroidissement par l'expansion et ses deux chaleurs spécifiques ; elle rend en&n compte de la lenteur de la diffusion des gaz et de la conduc^ tion de la chaleur.

60. Glerk Maxwell (i), reprenant cette théorie de Clau* sius, montre qu'elle conduit aussi à la bi, précédemment établie par Gay-Lussac, d'après des considérations chimi* ques, que deux gaz ayant même volume, même pression et même température, contiennent le même nombre de mole* cules. Il cherche aussi à expliquer le frottement intérieur des gaz et à estimer la longueur probable du chemin parcouru par une molécule entre deux collisions successives. II fut ainsi conduità cette conclusion, que la viscosité d'un gaz est indépendante de sa densité, résultat inattendu, que M. Stokes^ cependant, a montré pouvoir se déduire des expériences de Grabam (2) sur la transpiration des gaz.

En examinant la théorie de Maxwell sur la conduction de la chadeur dans un gaz, Clausius (3) signala quelques inexactitudes théoriques^ et, de plus, perfectionna et étendit la méthode d'investigation; O.-Ë. Meyer (4) étudia aussi la viscosité de l'air^ en s'appuyant à la fois de l'expérience et de la théorie des molécules élastiques.

61. Mais bientôt, Maxwell fut conduit par ses propres expériences (5) sur la viscosité de l'air et d'autres gaz, jointes

(1) PhiL Mag,, 1860, janv. et juillet, (î) Phil. Trans., 1846.

(3) Pogg, inn., janv. 1862.

(4) Pogg. Ann,, 1865.

, (5) Phtl. nan8.t 1867.

aux résultats de Graham (i), à abandonner la théorie des molécules élastiques, et à lui substituer celle de molécules se repoussant en raison inverse de la cinquième puissance de la distance. Au moyen de cette hypothèse, il réussit à sim« plifîer la théorie mathématique, à l'appliquer à la diffusion des gaz, à la conduction de la chaleur dans un gaz, et à l'explication des anomalies apparentes des résultats de Graham sur la viscosité des gaz mélangés. Mais le temps n'est pas encore venu de beaucoup espérer de semblables hypothèses; et nous sommes jusqu'ici dans l'ignorance la plus complète de la nature dernière des molécules ou particules de la matière. Les conséquences de la théorie dynamique de la chaleur sont tout à fait mdépendantes d'hypothèses particulières, comme celles ci-dessus relatives à la constitution des corps.

62. Maxwell obtint trois résultats qui, bien que déduits de la théorie de molécules en mouvement, sont indépendants du mode d'action suivant lequel on suppose que ces molécules agissent les unes sur les autres.

I^e premier est la condition de l'équilibre d'énergie entre deux groupes de molécules de masses inégales, à savoir, que l'énergie de translation d'une molécule de l'une ou de l'autre espèce doit être la même. C'est l'expression dynamique de la loi de Gay-Lussac sur les volumes équivalents.

Le second est la condition d'équilibre d'une colonne verticale de gaz mélangés, à savoir, que la densité de chaque gaz en un point quelconque est en définitive la même que si les autres gaz n'étaient pas présents. C'est la loi établie par Dalton, pour l'équilibre d'un mélange gazeux.

Le troisième est la condition d'équilibre de température dans une colonne verticale de gaz, à savoir^ que la tempéra*

^ (1) Phil. Irans., 1866.

— Sature doit être la même partout; on en conclut, d'après ]a théorie dynamique, que, dans toutes les substances, lagravité n*a aucune influence pour maintenir la partie inférieure constamment plus chaude ou plus froide que la partie supérieure«

63. Une méthode apte à faire découvrir expérimentalement, avec une grande exactitude, la relation entre la chaleur produite et le travail dépensé dans la compression d'un gaz, fut proposée par Thomson en 1851 (I), et employée avec quelques modifications dans une série d'expériences, qu'il entreprit plus tard en commun avec Joule. Leurs résultats ont été publiés successivementdans les Transactions philosophiques pendant les douze dernières années, sous ce titre : Effets thermiques des fluides en mouvement. Le principe de cette méthode est extrêmement simple : il consiste à forcer le gaz, sur lequel on expérimente, à traverser un diaphragme poreux, et à observer la température de chaque côté du diaphragme. Ces températures (après les corrections nécessaires] devraient être rigoureusement égales, si la chaleur développée par la compression était exactement équivalente au travail dépensé, mais non sans cette condition. On trouve par ce procédé qu'aucun gaz ne satisfait parfaitement à ce critérium; et que, comme on doit s'y attendre, les gaz liquéfiables sont ceux qui s'en écartent le plus. Au moyen d'un nombre suffisant de séries de semblables expériences, faites à des températures et à des pressions différentes, on -obtint les données nécessaires à la théorie de la machine à air; puis les expériences si étendues et si excellentes de Regoault (avec les additions relatives à la densité de la Tapeur à haute tension, que Joule et Thomson ont déduites de leurs expériences sur l'air) ont fourni les dour

(i) Trmnt. R. S. E.

nées correspondantes pour la machineà vapeur; de sorte que l'étude théorique de ces deux engins si importants est aujourd'hui presque complète. Mais le plan de cet ouvrage ne permet pas d'entrer dans le détail de cette application.

64. Un résultat plus important encore, à savoir, que la fonction de Carnot est (§ ^6), avec une approximation trèsgrande, égaie à la réciproque de la température, mesurée à partir du zéro absolu sur le thermomètre à air [idée que^ d*après l'expérience, Joule suggéra le premier, mais que d'autres n'avaient émise que d'après des raisonnements hypothétiques], fut ainsi définitivement introduit dans la science.

65. Comme nous l'avons déjà dit, nous n'avons traité, dans ce premier chapitre, que du rapport direct entre la chaleur et l'efFet mécanique. Dans le second, nous nous occu{>eroris des résultats [beaucoup plus étendus que l'on a déduits de la considération des rapports indirects^ ainsi que de l'étude de la c^orrélation qu'on a démontré exister entre la chaleur et toutes les autres formes de l'énergie. Jusqu'ici nous nous sommes bornés à ce qui concerne les propriétés thermo-élastiques des liquides et des gaz. W. Thomson (1) a publié sur les lois qui les régissent des recherches trèsgénérales et qui comprennent même les solides cristallisés; mais, pour en donner un résumé satisfaisant, il faudrait entrer dans des considérations qui ne seraient accessibles qu'à un très-petit nombre de lecteurs.

66. Il est néanmoins un point intéressant de notre sujet qui, quoique en rapport très-intime avec le sujet plus général de l'énergie et de sa distribution dans l'Univers, est cependant en partie une branche de la thermodynamique. C'est la question à laquelle nous avons déjà fait allu-

(1) Quartirïy Math, Jùumal, avril 1855.

sion de la, dhsipadon de l'énergie (1). Maig, d'après le plan de cet ouvrage, nous ne parlerons actuellement que de ce qui regarde la chaleur et l'effet mécanique. En premier lieu,la chaleur, dans un corps conducteur, tend à se dissiper ou à se diffuser, mais non à se concentrer sur un ou plusieurs points. C'est une conséquence directe des lois découvertes par Fourier, du mouvement de la chaleur dans un solide. L'expression mathématique de ces lois met en évidence ce fait, qu'une distribution uniforme de chaleur, ou une distribution tendant à devenir uniforme, a dû provenir de quelque distribution primitive de chaleur d'une espèce telle qu'elle n'a pu dériver, par aucunes lois connues, d'une distribution antérieure quelconque (2)* La méthode de Carnot, adaptée à la théorie dynamique par Clausius, et appliquée à la transformation de la chaleur en travail et du travail en chaleur par Thomson, le conduisit, entre autres conséquences, aux propositions suivantes:

Lorsque de la chaleur est créée par un procédé réversible, il y a en même temps transport d'un corps froid à un corps chaud d'une quantité de chaleur qui est, à la quantité de chaleur créée, dans un rapport défini, dépendant delà température des deux corps.

Lorsque de la chaleur est créée par un procédé non réversible (tel que le frottement], il y a dissipation d'énergie, et le retour complet de cette énergie à sa condition primitive est impossible.

Il suit de là que, pour restaurer ou reproduire par la chaleur un effet mécanique quelconque, il faut dépenser en chaleur plus que l'équivalent du travail obtenu, le sur-

(1) On a universal tendency in Nature io th$ Dissipation of M^chanical Energy. By W. Thomson, Proc, R. S. E.., 1852, andPAi/. Mag, 1852,11. (2j Thomson, Cambridge l£atk$maticalJoiwnal, iBh^*

pins devant être absorbé par un corps plus froid. Nous ne nous étendrons pas davantage ici sur ces conclusions ; mais elles joueront un rôle important dans le second chapitre.

61. Nous n'avons pas encore parlé de la chaleur rayon* fiante, dont la théorie, dans Thypothèse du calorique matériel, est tout à fait analogue à celle de la théorie corpusculaire de la lumière. Davy admettait l'hypothèse des combinaisons de la lumière avec l'oxygène, dans le mémoiie même où il détruisait la notion de la matérialité de la chaleurjl Les premières expériences réellement complètes et dignes de confiance qui furent faites sur la chaleur rayonnante, sont celles|de Leslie; mais nous devons laisser de côté ses idées théoriques. Les expériences de Forbes etde Melloni révélèrent une ressemblance si frappante entre les lois qui régissent la réflection, la réfraction, la polarisation, l'absorption, etc., de la lumière et de la chaleur rayonnante, qu'il ne pouvait rester aucun doute sur l'identité de ces deux manifestations. Comme il avait été démontré, surtout par les recherches théoriques et expérimentales de Young et de Fresnel, que la lumière est produite par les ondulations d'un fluide éminemment élastique et remplissant tout l'espace , il s*ensuivait que la chaleur rayonnante est aussi mouvement et non matière. La chaleur rayonnante ne diffère de la lumière, que comme une note grave diffère d'une note aiguë, ou comme, à la surface d'une nappe d'eau, la vague difi'ère |de la ride légère. Leslie montra que la lumière échauSe les corps qui l'absorbent, et, sur ce principe, il construisit son photomètre.

68. La loi des échanges, nommée ainsi par Prévost, qui l'énonça le premier,' rendit compte de ce qu'on appelait faussement le rayonnement du froid; c'est-à-dire le fait qu'un morceau de glace mis en présence de la boule d'un thermomètre, le refroidit, et d'autres résultats d'expériences

plus compliquées, mais entièrement analogues. Prévost a établi que tous les corps rayonnent, et avec ,d'autant plus d'énergie que leur température est plus élevée; de sorte que, dans le cas simple que nous venons de citer, le thermomètre donne plus de chaleur à la glace qu'il n'en reçoit de celle-ci, explication complètement satisfaisante. Cette théorie a été, depuis, très-étendue par Stewart, Kirchhoff et de la Provostaye, qui sont arrivés, indépendamment les uns des autres, à cette conclusion : que le pouvoir émissif d'un corps, pour des rayons de chaleur d'une espèce donnée, est égal à son pouvoir absorbant pour les mêmes rayons. La lumière et la chaleur rayonnante étant identiques, nous pouvons, avec Melloni, parler des couleurs des différentes espèces de chaleur rayonnante, et alors l'analogie avec les phénomènes correspondants de la lumière devient immédiatement évidente. Stewart signale un curieux exemple de . la vérité de cette proposition : un plat de faïence à dessins fortement marqués, porté à la chaleur blanche et regardé dans l'obscurité, présente un dessin blanc sur un fond sombre, au lieu du dessin à teinte foncée se détachant sur le fond blanc. Lorsque le plat est froid, les parties sombres paraissent telles, parce qu'elles absorbent la lumière incidente plus facilement que les parties blanches ; et, lorsque le plat est chauffé à blanc , elles paraissent plus brillantes, parce ^ qu'elles rayonnent mieux. Stewart cite cet autre exemple, plus concluant encore, des verres colorés qui, dans le feu, perdent leur couleur. De la Provostaye et Desains ont fait voir que, de même que la plupart des corps polarisent (plus ou moins complètement) la lumière réfléchie obliquement par leur surface, la lumière qu'ils émettent, lorsqu'ils sont chauffés au rouge, est aussi partiellement polarisée, mais dans un plan perpendiculaire au plan de polarisation des rayons réfléchis. Kirchhoff et Stewart, chacun de leur côté,

firent cette belle observation, qu'une plaque de tourmaline (qui polariselalumièretransmise) émet, chauffée, une lumière dont le plan de polarisation est le même que celui de la lumière qu'absorbe la tourmahne. Rirchhoff déduisit de ses recherches et vérifia, par des expériences concluantes, l'explication des raies obscures dansie spectre solaire, explication déjà suggérée par Stokes : mais, bien avant eux, Brewster avait eu Tidée d'expliquer la présence dans le spectre solaire de certaines raies appelées telluriques, par l'absorption de l'atmosphère solaire. Les résultats prodigieux auxquels Kirchhoff, Huggins et d'autres sont arrivés successivement par l'application de ce principe , sont certainement familiers à beaucoup de nos lecteurs; nous passerons donc rapidement sur cette magnifique partie de notre sujet. Tyndall (1) réalisa, pour les gaz et les vapeurs, la vérification expérimentale de l'égalité d'absorption et de radiation de la chaleur.

69. Les premièrespublicalion8deRirchhoff(â) sur ce sujet sont d'une date quelque peu postérieure à celles deStewart; mais il les a rattachées d'une manière plus explicite à la théorie dynamique. C'est là qu'il démontre, pour la première fois, que l'égalité de radiation et d'absorption, pour chaque longueur d'onde, est une conséquence nécessaire de la seconde loi de la thermodynamique. Il fait voir aussi qu'à mesure que la température d'un corps s'élève, non-seulement sa radiation renferme des rayons d'une plus grande réfrangibllité, mais que la radiation de chaque espèce de rayon croit en intensité ; ce qui permit à Rirchhoff d'ex« pîiquer comment, pour produire une absorption des raies du spectre, il est nécessaire d'opérer avec une flamme dont

(i) Phil. Tram, et Ph%l. Mag., 1861, etc.

(S) Académie de BerUs, QOt.«déc. 18ft9, Pogg. Àm. 1860.

la température soit plus basse que celle de la source. Ainsi, dans le spectre de la lumière de Drummond ou lumière oxhydriqjie à la chaux, la double raie D n'éprouve aucun affaiblissement par l'interposition de la vapeur incandescente du sodium développée dans la flamme du gaz d'un brûleur de Bunsen ; parce que la radiation de la flamme absorbante est quelquefois plus que suffisante pour compenser Tabsorption. Mais la lumière intense qui, émise directement par les pointes de charbon de la lampe électrique, donne un spectre continu, fait apparaître fortement ces raies par son passage à travers la flamme du bec de Bunsen, lors même qu'on fait brûler au sein de celle-ci le sodium à l'état métallique. Pour produire les bandes d'absorption avec la lumière Drummond, il faut se servir de la flamme relative* ment froide de la lampe à esprit de vin^avec une mèche salée*

70. Le 'développement théorique de cette question, tel que le donne|M* [Steiivart (i), a pour base cette hypothèse, qu'un thermomètre placé dans une enceinte formée de matériaux quelconques et maintenue à une température con- Etante f prendra finalement cette température, quels que . soient les écrans dont il est entouré*

Il déduit de là, par un raisonnement très'Simple, gue^ pour chaque espèce de chaleur, l'absorption d'un corps à une température donnée doit être égale à sa radiation. Il prouve ensuite expérimentalement qu'une plaque de sel gemme qui absorbe peu de chaleur, rayonne peu ; que le verre et le sel gemme froids sont plus opaques pour les radiations de masses chaudes de leur propre substance, que pour les radiations de tout autre corps à là même température, et, enfin, qu'une plaque épaisse de sel gemme

(i) îram. A. S, E,^ 1858-9 «

rayonne plus qu'une plaque mince à la même température. Cette dernière propriété lui révèle Texistence de la radiation intérieure^ qu'il montre être proportionnelle, dans les corps non cristallisés, au carré de l'indice de réfraction ; résultat auquel Ciausius est arrivé plus tard, comme conséquence de la seconde loi de la thermodynamique (i), à l'aide d'une (méthode analogue à celle deKirchhoff. Déjàj avant l'apparition du mémoire de Kirchhoff, Stewart avait commencé à étendre ses expériences à la lumière, et il avait trouvé, mais sans le publier, qu'un verre vert, chauSé, émet une lumière rouge et vice versa ; et qu'an verre d'une couleur quelconque, posé sur des charbons ardents, continue à émettre sa propre couleur tant qu'il reste plus froid que ceux-ci, qu'il perd en apparence toute couleur lorsqu'il a atteint leur température, et que, enfin, il émet la couleur complémentaire de la sienne, s'il devient plus chaud que les charbons situés au-dessous de lui.

71 . La liaison entre cet ensemble de faits et cette propo^ sition bien connue d'optique géométrique, qu'il est impossible, par des séries de réflexions et de réfractions de jamais obtenir une image plus brillante que l'objet, est évidente.

72. Le résultat de Leslie, qu'un corps tel qu'un verre coloré s'échauffe en absorbant de la lumière, a reçu, dans ces derniers temps, une extension des plus intéressantes de la découverte faite par Stokes (2) de la cause physique des apparences curieuses observées par Brewster et Herschel sur des solutions de quinine et de certaines espèces de spathfluor : cette dernière substance a donné son nom à ces phénomènes, qu'on désigne en général du nom de fluorescence. Le fait physique est simplement celui-ci : ces corps et quel-

(1) Pogg,f 1861. Àbhondlungenf p. 822.

(9) On the ohange of thé Befruigibility of Light. Phil, Tram, 1882.

ques autres, particulièrement la chlorophylle ou matière verte colorante des feuilles, et le verre coloré par l'oxyde d'urane, font rayonner, en la modîQânt, une partie de la lumière qu'ils absorbent. Ce fait est analogue, dans une certaine limite, au résultat de Leslie, en ce sens que la lumière émise ou rayonnée est moins élevée dansl'échelle, oumoins réfraugible, quelalumière incidente, laquelle est en général tellement réfrangible qu'elle cesse d'être visible [de même que des sons très-aigus, tels que le cri du grillon, ne sont point perceptibles pour beaucoup d'oreilles]. I/application la plus importante de cette découverte a eu pour résultat de rendre visibles ces sortes de rayons, et d'avoir ainsi permis, entre des limites plus étendues, l'étude de la réfrangibilité des radiations d'une soiurce quelconque. Les phénomènes de phosphorescence y dans les cas où l'on ne peut pas les rapporter a une combinaison chimique, sont évidemment du même ordre que les phénomènes de fluorescence; et ils ont été récemment étudiés avec beaucoup de soin par E. Becquerel, qui est arrivé à un grand nombre de conséquences remarquables. Une autre transformation de la chaleur rayonnante, de caractère en apparence opposé, est la calescence ou calorescenccy qui consiste dans ce fait, que la chaleur rayonnant d'un corps extrêmement chaud, privée, par absorption, de sa partie lumineuse, puis concentrée par des lentilles ou des miroirs, est capable de rendre incandescentes des substances, même incombustibles. Ce fait avait été prédit par Akin (I), qui décrivit un procédé au moyen duquel on aurait probablement pu faire nsdtre le phénomène dans des circonstances très-favorables; maisTyndall (2) fit le premier l'expérience avjBC succès. La théorie de ces sin-

(i) Brtl. ÀS8. Report »i 1863*

(2) Pkil. Mag.^iPhil. Trofif., 1164-5.

guliers résultats n'est pas encore tout à fait élucidée ; car ils dépendent essentiellement d*un arrangement artificiel, apte à produire des discontinuités extrêmes de température. Ils sont en liaison évidente «vec le principe fondamental de la théorie de Kirchhofif, que, quand la température d'un corps s'élève jusqu'à produire Tincandescence, celui-ci émet plus de rayons non-lumineux qur'à toute température plus basse.

73. Admettons maintenant comme démontrée la théorie dynamique, et jetons un coup d'œil rapide sur les explications qu'elle donne de beaucoup de phénomènes importants auxquels nous n'avons pas fait allusion dans les pages précédentes de cette esquisse semi-historique, parce que ces explications deviennent, pour ainsi dire, évidentes d'elles-mêmes, dès que la vraie théorie est une fois découverte.

74-. Ainsi, par exemple, la chaleur dite de combinaison doit s'expliquer évidemment comme l'effet mécanique de la force d^affinlté chimique, quelles que soient, d'ailleurs, la natureet l'origine de cetteforce, absolument comme lapierre qui tombe ous l'action de l'attraction de la terre, engendre delà chaleur par son choc contre le sol. De cette explication découlent aussi, comme des vérités évidentes, les lois de ce dégagement de chaleur, telles qu'elles ont été trouvées expérimentalement par Andrews, Hess et autres.

75. Lorsqu'un sel se dépose en cristaux, d'une solution sursaturée, il y a en général production de chaleur. Autrefois on attribuait ce fait a la chaleur latente de la solution; mais aujourd'hui il est facile de voir que ce dégagement, semblable à celui de la chaleur latente ordinaire, a sa cause dans les changements de positions relatives des molécules qui se^séparent. Il se produit naturellement un effet contraire quand un sel se dissout, et

même quand deux corps cristallisés^ comme la glace et le sel, se liquéfient dans l'acte de la combinaison. C'est ce qui justifie les réclamations du public contre le procédé communément employé pour détruire 'la glace sur les trottoirs, et qui consiste à les asperger de sel; car, bien que la glace fonde, il se produit un abaissement notable de température. De là aussi les effets de ces combinaisons appelées mélanges réfrigérants, qu'on réalise de bien des manières, depuis la plus simple, la dissolution de nitrate d'ammoniaque dans l'eau, jusqu'à la plus complexe, le mélange dans le vide de l'éther et de l'acide carbonique solide.

76. Comme nous l'aTons remarqué en passant^ au com« menceroent de ce chapitre, la soi-disant chaleur latente dépend probablement de l'arrangement moléculaire ; la cha« leur qui est perdue pour le thermomètre disparaît en produisant, ou en faisant naître par sa transformation, le travail nécessaire pour séparer les molécules d'un solide ou d'un liquide, et les mettre dans les positions de contrainte moins grande qu'elles occupent respectivement dans un liquide ou dans une vapeur. On peut concevoir, néanmoins, que ce soit aussi un mouvement^ mais un mouvement sans tendance à la diffusion. Il serait, d'ailleurs, prématuré de se livrer sur ce sujet à des spéculations qui ne peuvent conduire à aucun résultat utile.

77. La chaleur du soleil et la chaleur intérieure de la terre) qui, toutes deux, d'après le principe de la dissipation, doivent être bien moindres qu'il y a des siècles, peuvent être presque entièrement suivies jusqu'à leur origine dans la distribution primitive de la matière, lors de la création, et plus tard, dans la transformation en chaleur, de l'énergie développée dans les rencontres mutuelles et les chocs des diverses portions de matière qui composent aujourd'hui le soleil et les planètes.

Mais la considération de ces immenees et si imposantes transformations doit être reportée au second chapitre, où Ton verra qu'elles dérivent naturellement des lois connues de la transformation et du transport de l'énergie.

78. Jetant, pour un moment, un regard d'ensemble sur le chemin que nous avons parcouru jusqu'ici; nous verrons que les progrès successifs les plus importants au point de vue historique, de la fondation et du développement de la science dynamique de la chaleur (abstraction faite de Tapplication), peuvent se récapituler ainsi :

i* Grande proposition générale de I>Iewton sur le transport de l'énergie mécanique d'un corps ou d'un système de corps à un autre (1687) ;

2<* Preuve par Davy que la chaleur est une des formes de l'énergie, assujettie à ses lois (1799)';

3° Évaluation très-approximative, par Rumford, de l'équivalent mécanique (i798) ;

4® Grand ouvrage de Fourier sur une des formes de la dissipation de l'énergie (1812);

h'^ Principe fondamental de Carnot, son cycle d'opérations, et son critérium ou caractère distinctif d'une machine parfaite (18!2i) ;

6^ Introduction par Thomson, pour la mesure des températures, d'une échelle thermodynamique absolue (4848) ;

V Détermination exacte de l'équivalent mécanique de la chaleur par Joule, dont les expériences ont pour conséquence l'acceptation générale et définitive de la vraie théo< rie (1843-49) ;

8"* Établissement mathématique (basé en partie sur les méthodes de Carnot), par Glausius et Rankine d'abord, plus tard par Thomson avec plus de généralité et une plus grande indépendance de toute hypothèse, de la vraie théorie; rétablissement de la seconde loi par Glausius, et vé-

rifloation expérimentale par Joule des résultats généraux de Thomson (1849-51);

9* Théorie de la dissipation de Thomson (1852).

Pour ce qui regarde la vraie théorie de la connexion entre la chaleur et Teffel mécanique, cette liste contient les pas directs les plus importants, presque dans l'ordre chronologique. Mais on doit se souvenir que c'est Tinvestigatloa expérimentale, due principalement à Joule, qui a établi une .liaison indissoluble, par les lois de l'équivalence, entre toutes les formes de l'énergie, y comprises même certaines formes mystérieuses observées dans l'électro-chimie et l'électro magnétisme ; de sorte qu'une exposition complète delà théorie dynamique de la chaleur, comprend nécessairement une exposition de cette grande loi de la philosophie naturelle connue sous le nom de conservation de Cénergte ; ce sera le sujet du chapitre suivant.

79. Dans la courte esquisse que nous venons de donner, nous avons dû passer sous silence une grande quantité de matériaux précieux ; mais nous n'avons omis aucun pas direct d'une importance réelle dans le développement de la vraie théorie. Lorsque les résultats des premières expériences étaient suffisamment exacts, nous nous sommes contenté de faire simplement allusion aux expériences plus précises [telles que la splendide série de recherches de Regnault, ou les études expérimentales faites plus tard sur une si grande échelle par M. Hirn], nous n'avons pas même mentionné plusieurs points très-curieux, mais qui n'avaient pas une importance capitale. Les détails d'un historique pareil rempliraient des volumes.