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Copenhague, aboutirent, par d’autres voies, au même principe que celui formulé par Mayer à un point de vue théorique et, par surcroît, à sa vérification expérimentale. À leurs noms, il convient encore d'ajouter celui de Helmholz, qui, excellent mathématicien, fut à même, également à cette époque, de mieux approfondir le problème. Il laissa à ce sujet des révélations du plus haut intérêt, ouvrant de nouveaux et larges horizons à la thermo-dynamique en préparation.

Le principe de la conservation de l'énergie postule que l'énergie est un invariant indestructible. Un phénomène, quel qu'il soit, n’est rien qu’une transformation de l'énergie d’une forme dans une autre et cette transformation se fait, soit à valeur égale, soit plutôt, comme nous verrons, d’après un certain coefficient d'équivalence. Le déplacement de l'énergie est, en tout cas, la condition sine qua non de la production d’un phénomène.

Comment pourrait-on mieux faire comprendre la portée de ce principe, d’une importance fondamentale? Par des exemples d'ordre courant. Le Dantec (1) donne celui-ci : « Voici un système de corps; j'y introduis, par un effort volontaire, une modification. Cette modification résultant de mon effort sera une chose créée, qui pourra se transformer, mais ne disparaîtra plus jamais, et qui, dans toutes ses transformations, restera équivalente à l'effort fourni. »

Autre exemple : Nous laissons tomber un corps brut. Il reste sur le sol. Qu'est devenue son énergie de mouvement? Les mécanistes diront que le mouvement s’est communiqué aux atomes du corps, qu'il n'est plus perceptible, par conséquent plus décelable. C’est une explication, mais ce n’est qu’une hypothèse. Une réalité.est cependant là qui succède à l’état de mouvement. du corps. Le mouvement a disparu; l'énergie qu'il représente a reparu sous forme de chaleur, et celle-ci peut être évaluée. Le principe de Mayer exprime précisément que cette énergie n’a fait que se transformer, c'est-à-dire qu’elle est indestructible.

= Prenons un autre exemple encore : Un homme actionne une machine qui produit.de la chaleur, mettons par frottement. A un moment donné, nous pouvons affirmer qu'il s’est produit, indépendamment de la chaleur de l'homme lui-même, de la chaleur provenant de la machine. Quelle est l’origine de ce travail et de cette chaleur? De quelle source émanent-ils? Ils proviennent des aliments que l’homme a ingérés, et nous savons que s’il travaille, il en consomme plus que quand il est au repos. Le travail de l’homme n’est donc qu’une autre forme de ce qui apparaît chez lui, sous forme de chaleur lorsqu'il est

(1) Le DANTEC. De l'Homme à la Science, pp. 84, 8. Flammarion, Paris.

au repos : travail et chaleur ne sont donc, en réalité, que deux modalités différentes d’une même entité, et cette entité est l'énergie.

On voit ainsi qu'un phénomène, quel qu’il soit, n’est en réalité, comme le veut le principe de Mayer, qu’une mutation d’une forme d'énergie dans une autre forme. Cette mutation s'effectue, soit à valeur égale, soit plus généralement suivant un certain taux d’équivalence. Les relations d'équivalence entre les diverses formes d’énergie, qui résultent du principe de Mayer, ont été formulées par Joule sous une forme plus précise : une certaine quantité d'une forme donnée d'énergie équivaut à une quantité déterminée de toute autre énergie en laquelle elle peut être transformée. Les règles suivant lesquelles s'opèrent les transformations énergétiques sont fixées, dans leurs détails, par les travaux des physiciens.

Joule arriva directement à ces conclusions par l'expérience. Il avait remarqué que dans les appareils dont il se servait pour faire ses expériences, les fils s’échauffaient et qu'il y avait un rapport qu’il finit d’ailleurs par reconnaître entre la quantité de chaleur qui s’y développait et la quantité de produits chimiques que consommaient les éléments galvaniques. Il constata aussi que les fils s’échauffaient moins quand ses machines étaient en action que quand elles étaient ‘au repos. Il en conclut que le travail mécanique était engendré par les processus chimiques et que ceux-ci donnent lieu à de la chaleur seule ou du travail avec de la chaleur en quantité d'autant moindre que le travail est produit en quantité plus grande. Ramenant ses expériences à une opération plus simple, en produisant de la chaleur par simple frottement de deux corps, il en inféra la même Conclusion, exprimée par la loi de l'équivalence du travail et de la chaleur. Celle-ci a été interprétée encore de cette manière, à savoir qu'il y a impossibilitéfde détruire de l’énergie libre sans créer de la chaleur. Mais, comme nous allons voir, la transformation des diverses formes d'énergie les unes dans les autres est simplement une possibilité. En fait, elle subit des restrictions, dont les plus importantes résultent du second principe, celui de Carnot. | | | |

Ce « Second » principe fut en réalité découvert avant le premier. Sadi Carnot, fils de Lazare Carnot, était âgé de 28 ans, lorsqu’en 1824, il publià son travail sur « la puissance motrice du feu ». Il y formulait le principe qui porte toujours son nom. Mort en 1832, il ne put malheureusement poursuivre une carrière qui s’annonçait particulièrement brillante et achever des travaux si génialement commencés.

On ne peut pas en donner un énoncé général et précis. C’est une méthode qui sert à interpréter les transformations d'équilibre entre les énergies ou, si l’on préfère, les rapports existant entre les diverses énergies, c'est-à-dire les conditions de leur réversibilité dans l’autre. Elle permet de comprendre très particulièrement dans quelles condi-

tions la chaleur se comporte à l'égard de l’énérgie mécanique. $es applications sont des plus vastes, encore qu'il soit désormais établi que certaines déductions que l’on a cru pouvoir en tirer sont sujettes aujourd'hui à contestations. Le principe n’est plus admis d’une manière absolue et l’on est d'accord pour reconnaître que sil reste vérifié dans son ensemble, il n’est pas vrai dans toutes les applications de détail. Mais en tant que s'appliquant à des phénomènes d'ensemble, il projette beaucoup de clarté sur ceux-ci et, jusqu’à preuve expérimentale de l’inexactitude du principe, nous le considérons comme nécessaire en vue de la compréhension de nombreux phénomènes énergétiques.

La première conséquence des recherches de Carnot fut la mise à jour du rôle d'une fonction importante de chaque phénomène et qu'il dénomme puissance motrice. Appelée par Helmholtz énergie libre, par Duhem potentiel thermo-dynamique, la puissance motrice représente l’aptitude inhérente à tout phénomène d'exercer une action sur le monde extérieur. En d'autres termes, lorsque deux systèmes sont en présence, il y a échange d’une certaine propriété qui est abandonnée par l’un des corps et acquise par l’autre, celle de pouvoir se transformer directement, soit isolément, soit en donnant lieu dans un autre système à une transformation inverse. ;

La transformation de l'énergie mécanique, du travail d'un SyStème, en chaleur, s’accomplit facilement. Le forgeron qui martèle un morceau de fer sur l’enclume peut l'échauffer jusqu’au rouge; de la chaleur peut aussi être développée dans un système par frottement. Mais la réciproque n’est pas vraie dans la même mesure. On ne peut transformer intégralement de la chaleur en travail. Le meilleur moteu* ne peut, en général, convertir en travail plus d’un quart de la chaleur qu'on lui fournit. C’est de cette anomalie apparente qu’est parti Carnot pour formuler son PHARE et qui devint depuis d’une portée incalculable.

Carnot s’intéressait beaucoup à l'étude des machines à vapeur qui, à l’époque, préparaient une véritable révolution dans l’industrie. Dans un petit livre (1) sur «la puissance motrice du feu », il s’exprimait ainsi : FE

« La production de la puissance motrice est donc due, dans les machines à vapeur, non à une consommation réelle du calorique (2), mais à son éransport d'un corps chaud à un corps froid, c'est-à-dire à son rétablissement d'équilibre, équilibre supposé rompu par quelque

(1) Extrait de la Dégradation de l'énergie, par B. BRUNHES. Flammarion, Paris (2) C'était là l'affirmation erronée.