DOUBLE CHALEUR SPÉCIFIQUE DES GAZ

de chaleur contenue dans un corps représente en effet, dans la théorie moderne, la demi-force vive non apparente, correspondante à des mouvements propres des molécules, lesquels échappent à l’observation directe. Ainsi la force vive d’un système matériel se décompose en réalité en trois parties : l’une est la force vive de la masse entière, concentrée nu centre de gravité du système; l’autre la force vive du système dans son mouvement général par rapport à son centre de gravité; la troisième partie est la force vive du mouvement propre des molécules, abstraction faite des deux mouvements déjà considérés. C’est cette force vive dont la moitié représente la quantité de chaleur contenue dans le système. La théorie de la chaleur ajoute donc un troisième terme aux deux premières parties que la mécanique rationnelle avait seulement à considérer dans les systèmes géométriques dont elle étudie les mouvements.

Sur quels faits repose le premier principe de la théorie de la chaleur, le principe de Mayer?

Sur une multitude de faits bien constatés et bien connus des physiciens. On sait depuis longtemps, par exemple, que, pour élever la température d’un gaz d’un nombre déterminé de degrés, il ne faut pas la même quantité de chaleur lorsque pendant réchauffement ce gaz est maintenu sous un même volume invariable, et lorsqu’il se dilate sous une pression constante. De là les deux chaleurs spécifiques des gaz, dont le rapport, si important dans la physique, entre notamment dans la formule de la vitesse du son dans l’air. Dans un des cas, lorsque le volume reste constant, le gaz n’effectue aucun travail extérieur; la quantité de chaleur qui lui est communiquée contribue tout entière à élever sa température, ou , suivant les idées nouvelles, à accroître la force vive intérieure des molécules. Si au contraire on laisse le gaz se dilater, sa pression restant constante, il y a un travail extérieur produit par la dilatation du gaz; ce travail est égal au produit de la pression constante par la variation du volume. La quantité de chaleur communiquée au gaz se partage alors en deux parts : l'une augmente la force vive in-

EXPÉRIENCE DE GAY-LUSSAC. 20n

lerne des molécules gazeuses et contribue à l’élévation de la température, l'autre représente le travail extérieur effectué. Pour un même nombre de degrés d’élévation de la température, il faudra donc une quantité de chaleur plus grande dans le second cas que dans le premier; et la calorimétrie a montré en effet que la chaleur spécifique de l’air sous pression constante excède la chaleur spécifique sous volume constant des Uji o delà valeur de celle-ci. La nouvelle théorie rend un compte parfaitement satisfaisant de cette différence, et elle s’eq sert pour le calcul de l’équivalent mécanique de la chaleur. C'était la méthode indiquée par le docteur Mayer. Elle suppose que. dans la dilatation d’un gaz, l’écartement des particules ne donne lieu à aucun travail mécanique, c’est-àdire que les particules n’exerçent aucune action attractive ou répulsive les unes sur les autres.

Une expérience très-intéressante, due à Gay-Lussac et répétée par M. Joule et M. Régnault, met encore mieux en évidence la relation intime entre la chaleur et le travail. Deux ballons d'une égale capacité, l'un plein d’air, l’autre vide, sont mis en communication par un tuyau muni d'un robinet. On ouvre le robinet : l’air contenu dans le ballon plein se répand dans le ballon vide; la pression intérieure se réduit à moitié, mais le calorimètre n’indique aucune variation dans la quantité de chaleur renfermée dans l’appareil. Si au contraire on remplace le ballon vide par un corps de pompe dans l’intérieur duquel on place un pistou mobile, et si après l’ouverture du robinet le piston se déplace sous la pression du gaz qui se détend , l’expansion du gaz produira un travail extérieur égal au produit de la contre-pression par le volume que le piston engendre dans son déplacement. Le calorimètre accuse dans ce cas la disparition d’une quantité de chaleur équivalente au travail extérieur produit. Dans le premier cas, la détente du gaz n opère pas de travail extérieur, et l’invariabilité de la température montre que l'expansion ne donne lieu à aucun travail moléculaire appréciable, ainsi que l'avait admis Mayer. La quan-