BRIQUET A AIR

tité de chaleur reste donc la même. Dans le second cas, la détente du gaz produit un travail extérieur qui vient en déduction d’une certaine quantité de force vive moléculaire, et qui représente la quantité de chaleur dont le calorimètre indique la disparition.

Cette belle expérience a conduit quelques physiciens à admettre que les molécules qui composent une masse gazeuse sont douées, à un instant donné, de mouvements rectilignes et uniformes, qui les amènent à se réfléchir, sans rien perdre de leur force vive, contre les parois de l’espace occupé par la masse gazeuse; la mobilité des molécules de gaz, l’absence de cohésion, suffisent pour qu'on puisse admettre la conservation de ce mouvement. La pression du gaz contre son enveloppe mesure l’intensité du choc que l’enveloppe subit de la part des molécules gazeuses. Si la température du gaz s’élève, le mouvement des molécules s’accélère, et la pression s’accroît quand le volume reste le même. Dans l’expérience des deux ballons, l’ouverture du robinet change les trajectoires des molécules gazeuses, et fait décroître la pression en répartissant les chocs sur une surface plus grande; mais rien n’est changé aux vitesses des molécules sur leurs trajectoires, et, la force vive interne restant la même, il n'y a pas de variation dans la chaleur.

La théorie mécanique de la chaleur explique de même l’expérience du briquet à air : élévation de température ou développement de force vive interne dans la masse gazeuse, quand elle subit une compression ou un travail extérieur; abaissement de température ou diminution de la force vive des molécules, si la masse éprouve un accroissement de volume en surmontant une pression extérieure. Dans l’ancienne théorie , ou admettait que la compression faisait sortir du corps la portion de calorique latent qui correspond à la différence des volumes; c'était assimiler le corps à une éponge qui, comprimée, laisse échapper une certaine quantité d’eau quelle réabsorbe quand on la dilate. Aujourd’hui la notion du calorique étant remplacée par celle de la force vive interne.

NOUVELLE THÉORIE DES MACHINES A VAPEUR. 205 qui est beaucoup plus nette, il n’est plus nécessaire d’avoir recours à cette hypothèse bien obscure du calorique latent.

Lorsqu’un corps animé d’une grande vitesse est brusquement ramené au repos , une partie de sa force vive apparente se transforme en force vive interne, et aussitôt la chaleur apparaît. C’est ce qu’on observe en faisant tourner un disque entre les pôles d’un électro-aimant : lorsqu’on fait passer le courant, le mouvement du disque s’éteint en quelques instants, comme s’il se déplaçait dans un milieu doué d’une grande résistance, mais en même temps sa température s’élève très-sensiblement.

Il en est ainsi toutes les fois qu’il y a disparition apparente de force vive par le travail négatif du frottement ou de la résistance des milieux. La quantité de chaleur développée dans les corps en contact représente l’équivalent du travail développé ou de la demiforce vive perdue , de sorte qu’à ce point de vue , la conservation des forces vives, ce grand principe posé, il y a deux siècles, par Huyghens, subsiste même dans les cas qui semblent au premier abord présenter une exception, et devient une loi générale de la nature.

Ces expériences élémentaires mettent le principe de Mayer en évidence et peuvent servir de base à la théorie. Mais les expériences les plus importantes sont celles qui ont eu pour objet l’étude de la machine à vapeur.

Sadi Carnot admettait, comme nous l’avons dit, que tout le calorique contenu dans la vapeur à l’admission se retrouvait dans la vapeur condensée; et il regardait le travail moteur communiqué à la machine comme étant proportionnel à la différence des températures entre la chaudière et le condenseur. La nouvelle théorie modifie l’hypothèse de Carnot en ceci, qu’une partie de la chaleur contenue dans la vapeur est convertie en travail mécanique et fournit à la machine la puissance motrice, tandis qu’une autre partie est simplement transportée de la chaudière au condenseur. Mais lorsque la chaleur est convertie en travail par l’intermédiaire d’un

iü6 SECOND PRINCIPE DE LA THÉORIE,

corps (|iii, étant mis alternativement en communication avec deux sources indéfinies de chaleur, à des températures données, passe par des variations successives de volume et de pression, et que ces variations le ramènent finalement à son état primitif par une évolution complète et renversahle, sans qu’il ait été en contact avec des corps dont la température diffère d’une quantité finie de celle qu’il possède lui-mème, le travail mécanique définitivement obtenu est un maximum. Ce maximum, ainsi que les rapports de la quantité de chaleur équivalente au travail produit, à celle qui est puisée dans la source supérieure et à celle qui est versée dans la source inférieure, dépendent uniquement des températures des deux sources et restent les mêmes, quelle que soit la nature du corps intermédiaire. Par évolution renversahle, on entend celle qui pourrait avoir lieu en sens inverse, en appliquant au corps un travail mécanique égal à celui qui résulte de l’évolution directe, auquel cas une quantité de chaleur précisément égale à celle qui a été d’abord transmise de la source supérieure à la source inférieure remonterait de celle-ci à celle-là. Tel est le second principe fondamental de la théorie nouvelle établi par M. Clausius; il complète, en la rectifiant, la théorie de Sadi Carnot, dont il confirme les principales conséquences. On démontre en effet que, si le corps intermédiaire est un gaz dont le volume, la pression et la température varient conformément aux lois de Mariotte et de Gay-Lussac, les quantités de chaleur respectivement fournie par la source supérieure et versée dans la source inférieure, sont proportionnelles aux températures absolues de ces sources, c’est-à-dire aux températures comptées à partir du point où la foi •ce élastique du gaz serait nulle. Ce point se trouverait au-dessous du zéro de notre thermomètre centigrade d’un nombre de degrés exprimé par l’unité divisée par le coefficient constant de dilatation, soit à 273°. Aucun gaz, il est vrai, 11e suit exactement les lois de Mariotte et de Gay-Lussac; mais ceux qu’on n’est pas parvenu à liquéfier jusqu’ici, notamment l’hydrogène, l’oxygène, l’azote, et le mélange de ces derniers gaz qui constitue l’air atmos-

MOTEURS ANIMÉS. a«7

phérique sec, s'eu écarteut extrêmement peu, dans les conditions accessibles à (expérience, et de moins en moins à mesure qu’on les prend à des densités plus faibles. De plus M. Régnault, par les expériences les plus délicates, n'a constaté aucun changement de leur chaleur spécifique à pression constante, avec la température et la pression. On peut, au moins dans une première approximation, négliger ces écarts. Pour ces gaz, par conséquent aussi pour tous les corps, et en particulier pour l’eau, à l’état liquide ou à l’état de vapeur, employée dans une machine qui réaliserait les conditions du maximum de rendement et de l’évolution complète et renversable , telles qu’elles ont été précédemment définies, les quantités de chaleur respectivement contenues dans la vapeur au moment de l’admission, et dans l'eau quelle produit en se condensant, sont donc proportionnelles aux températures absolues de la chaudière et du condenseur. Il résulte de cette proportionnalité que, pour une température donnée de la chaudière, la quantité de chaleur transformée en travail , différence entre les quantités de chaleur contenues à poids égal dans la vapeur motrice et dans la vapeur condensée, est proportionnelle à la différence des températures de la chaudière et du condenseur, et la portion utilisée de la chaleur est par suite d’autant plus grande qu’il y a un écart plus considérable entre ces deux températures.

Cette conséquence du second principe fondamental de la nouvelle théorie est d'accord avec les vues de Carnot; elle est pleinement confirmée par l’expérience de la pratique. Ce n’est pas seulement dans le travail des machines, c’est encore dans le travail des moteurs animés que M. Ilirn a étudié le rôle de la chaleur. Dans ces machines naturelles, la chaleur est produite par la combustion qui s’effectue dans les poumons; elle se partage encore en deux parties : l'une reste à l’état de chaleur et contribue à entretenir la température des organes, malgré les pertes de chaleur par rayonnement ou par contact avec les corps extérieurs plus froids; l'autre se transforme dans le travail extérieur développé par l'animal;