VIII. Résistance magnétique

On sait aujourd'hui que quand on fait tourner une sphère de cuivre (ou tout autre solide en métal) entre les pôles d'un électro-aimant puissant, cette masse métallique oppose sans cesse une résistance qui tend à empêcher le mouvement, et qui le détruit en effet si l'on ne dépense continuellement un effort égal à elle. Il n'y a ici aucun frottement de matière contre matière : l'expérience réussit dans le vide comme dans l'air, et d'ailleurs il est aisé de tenir compte des frottements des tourillons, etc. Eh bien 1 la masse métallique forcée à tourner par un effort externe s'échauffe, absolument comme il en arriverait si un frottement réel nécessitait la même dépense de travail externe.

Je reviendrai ailleurs sur les deux derniers paragraphes. Les phénomènes qui y sont décrits démontrent jusqu'à l'évidence l'existence d'un rapport intime entre toutes les forces de la nature.

« Ilne loi de proportionnalité simple et directe relie les manifes-

• tations positives on négatives de chaleur aux quantités négatives

• on positives de travail mécanique auxquels donne lieu une action

• moléculaire quelconque. »

Dans tout Tensemble des phénomènes que nous venons de passer en revue, si divers qu'ils soient d'ailleurs, un seul fait commun nous frappe : toutes les fois qu'une action moléculaire quelconque nous coûte ou nous procure définitivement du travail mécanique ou de la force vive, une certaine quantité de chaleur apparaît ou disparaît parallèlement.

Dans certains cas, le calorique affecte évidemment une forme active, et se manifeste comme force : ainsi dans tous nos moteurs à feu, ainsi dans la projection d'un boulet par les gaz enflammés, la chaleur est bien la cause , apparente tout au moins , de Teffet produit. Mais même dans les phénomènes où le travail est consommé

en quelque sorte passivement , comme dans le frottement , par exemple, il y a encore dépendance directe entre la chaleur développée et le travail consommé, en ce sens que nous n'apercevons aucun acte médiat auquel on puisse logiquement attribuer cette chaleur développée. Enfln les phénomènes de résistance magnétique, et puis ceux du travail positif des moteurs a/nimés où évidemment il y a un principe autre que la chaleur seule enjeu, nous montrent encore plus puissamment peut-être la relation étroite qui existe dans toute action moléculaire entre la force vive développée ou consommée, et la chaleur.

En un mot quelque hypothèse que nous fassions sur la nature de la chaleur , ou, pour mieux dire, en 'dehors de toute hypothèse , une relation de cause à effet se montre ici , à un point de vue expérimental pur, sous la forme la plus incontestable.

L'idée de l'existence nécessaire d'une loi de proportionnalité entre l'effet et la cause se présente donc naturellement à notre esprit. Si dans une machine à vapeur, par exemple, c'est la chaleur qui nous donne le travail , il est bien clair que la quantité recueillie de l'un doit être en raison directe de la quantité dépensée de l'autre. II semble donc qu'en ce sens il soit inutile de faire aucune vérification expérimentale. Cependant, il faut bien le dire, si l'existence en elle-même du principe n'a jamais été contestée sérieusement, il n'en est pas ainsi de ce qu'on pourrait appeler sa réalisation expérimentale; et beaucoup de physiciens paraissent croire qu'en raison de circonstances accessoires, mais inévitables, dans les phénomènes, la proportionnalité peut être rompue entièrement , et ils pensent que la question de nos moteurs à calorique, de la machine à vapeur entre autres , est beaucoup trop compliquée pour qu'elle puisse se résoudre en une simple loi de rapport défini. Il est donc , il m semble , tout à fait urgent, dans un travail comme celui-ci, de présenter tout ce qui peut éloigner, jusqu'au moindre doute, de l'esprit du lecteur.

D'après tout ce qui est dit dans le l''' paragraphe , nous voyons •

d'une part , que la chaleur fournie à un corps n'est pas , il s'en faut beaucoup , employée uniquement à fournir un travail externe que nous pouvons mesurer; en effet, elle sert : 1® à produire ce que nous appelons la températtire des corps ; 2^ à modifier la plupart du temps YékU des corps; à y introduire des changements soit temporaires, soit définitifs; 3« enfin à donner un travail ou une force vive au-dehors du corps. Il est d'autre part facile aussi de voir que le travaU , que nous dépensons en action moléculaire dans un corps n'est pas non plus toujours employé exclusivement à produire de la chaleur; en effet, et en tout premier lieu, il détermine fort souvent, dans les corps, des mouvements vibratoires qui se manifestent à nous comme sons, comme bruits; ces vibrations, par ce fait même qu'elles se font entendre de nou^, se dispersent du corps soumis à l'expérience dans les autres corps environnants, et constituent ainsi une perte de travail quant à la chaleur, à produire; en second* lieu, le travail lui-même , ou , pour mieux dire , les efforts , qui sont l'un de ses facteurs, produisent aussi fort sauvent dans les corps des modificatioas définitives, qui, par suite, coûtent une portion de la chaleur autrement développée. Ainsi , pour spécifier, lorsque la lime emporte des parcelles du métal qu'elle entame, une partie du travail dépensé à la mouvoir sert à produire un son, une autre sert à comprimer les parcelles détachées, à en modifier l'état interne, etc., et dès lors il se fait, par rapport à la chaleur que représente ce travail, une perte réelle.

Pour que, dans l'expérience, une loi de proportionnalité puisse se montrer à nous, il faut donc évidemment :

l"" Ou que le corps soumis à l'essai se trouve à la fin rigoureusement dans le même état qu'au commencement, et que dès lors nous soyons à môme de mesurer tout ce qui se perd accessoirement, soit en travail, soit en chaleur.

2^ Ou tout au moins que les pertes de travail ou de chaleur, que nous ne pouvons mesurer directement, soient elles-mêmes proportionnelles aux quantités de travail ou de chaleur en action. Les

expériences oin ces âenûèrea conditioDB ont été remplies, au moins à peu pr^s, sont aujourd'hui très nombreuses. Les recbert^es de MM. Joule, Favre, Silbermann, Laboulaye, Réunie, etc., sur les frotte^tents des liquide^ , sur le choc des ooips , celles que j'ai faites mairméme sur les frottements médiats ou immédiats des corps solides, sur r^sure des métaux, le choc des corps solides, etc., ne peuvent laisser aucun doute quant & l'existence d'un lien de proportionnalité entre le travail et la chaleur. Tout récemment encore, j'ai terminé une longue suite d'expériences sur le frottement de l'eau, de p\m de 5 espèces d'huile fine, de la benzine, de l'alcool, du pétrole, de l'huile de schiste : ces expériences, que je n'ai pas même cru devoir publier, concordent toutes parfaitement, quant à la loi en elle-même, et ne diflferent que quant aux nombres absolus.

Dans toutes les expériences de ce genre", si elles sont un peu tolérablement bien exécutées, les pertes dérivant de la construction de l'appareil ou du phénomène étudié lui-même , sont en somme très petites, n n'est donc pas étonnant que le lien qui lie entre eux le calorique développé et le travail dépensé s'aperçoive aisément , du moment que son existenice est réelle. Il n'en est plus de même quant aux pertes qui résultent des troubles survenant dans l'organisme d*un être vivant , lorsque celui-Gi se livre à un travail énergique. Et cependant ici encore, en dépit de ces pertes, la loi de proportionnalité ne peut passer inaperçue.

Je ne citerai, à l'appui de cette assertion, qu\me seule série d'expériences faites sur moi-même, et de l'exactitude desquelles je suis le plus assuré.

A l'état de repos complet, la quantité d*oxigène absorbée par heure était 29»': ,63; le nombre de calories, développé et dégagé dans le même temps, était 155. Soit 5*^- ,22 par 1 gramme d'oxigène.

Pendant une marche ascensionnelle réprésentant un travail de 27448*-"- par heure, la quantité d'oxigène absorbée s'est élevée à 131«-,74 par heure : ce poids, à l'état cfe repos, eût donc produit 687"»- ,88. En réalité il ne s'en développait que 251 ; 687"'- ,68 —

251'^- = 436-^*,7 étaient donc employées : 1° au travaU externe; 2° en phénomènes moléculaires internes de tous genres, qui n'existaient pas à Tétat de repos.

Dans une seconde expérience dynatnométriquer, le trayail par heure a été réduit à 20750^-". L'oxigène consommé par heure était alorà 112^' ,2 : à l'état de repos, le calorique produit eût été ii2»'-, 2.5,22 = 585,7. En réalité il se développait 255"*- ,6 ; soit 585'^-,7 — 255'^-,6 = 330"*-,l pour les pertes, et pour la chaleur consommée en travail.

Nous avons donc la proportion :