CLAUSIUS

Eu 1850, Rankineflt voir rinexactitude du chiffre 0,2669, alors accepté pour représenter la chaleur spécifique de Pair sous pression constante, et donna pour valeur exacte le chiffre 0,24. Trois ans plus tard, les expériences de Regnault conduisaient au nombre 0,2379 ; et Rankine, reprenant ses calculs, trouvait comme résultat 0,2377. En 1851, Rankine poursuivait ses recherches, et, s'appuyant sur sa théorie, il corroborait la loi de Thompson, qui donne, pour mesure de l'effet utile d'une machine thermique parfaite, le quotient de la variation de température du fluide moteur par sa température la plus élevée, mesurée à partir du zéro absolu.

Dans l'intervalle, le physicien allemand Clausius s'occupait du même sujet en suivant une méthode toute différente; il étudiait les effet mécaniques de la chaleur sur les gaz et en déduisait, presque en même temps que Rankine (1850), l'une des équations fondamentales de la théorie mécanique de la chaleur.

II trouva que le zéro probable du mouvement calorifique, est tel, que la fonction de Carnot représente la réciproque de la température « absolue », mesurée approximativement par le thermomètre à air ou, plus exactement, par un thermomètre à gaz parfait. Il confirma le théorème de Rankine sur la condensation des vapeurs saturées, quand elles se détendent en surmontant une résistance. En 1851, il adapta le principe de Carnot à la nouvelle théorie. Il montra que les idées du physicien français sur les machines réversibles et les cycles complets étaient encore valables, malgré l'erreur de Carnot sur la véritable nature de la chaleur. Clausius a énoncé aussi ce principe d'une extrême importance : Il est impossible à une machine agissant par elle-même, sans l'aide d'une force extérieure, de transporter de la chaleur d'un corps froid sur un autre corps plus chaud.

En même temps que Rankine et Clausius, le professeur William Thompson se livrait à des recherches sur la thermodynamique (1850). Il fut le premier qui formula le ^principe de Carnot, adapté par Clausius à la théorie moderne.

SOUS la forme des deux propositions suivantes, généralement admises aujourd'hui* :

l*" Quand des effets mécaniques égaux sont produits par une action exclusivement thermique, la transformation d'énergie fait naître ou disparaître des quantités égales de chaleur.

2<' Si dans une machine quelconque le fonctionnement en sens inverse produit une inversion complète de l'opération dans tous ses détails physiques et mécaniques, la machine est parfaite; et elle donne Teffet utile maximum pour une quantité de chaleur déterminée et entre deux températures extrêmes déterminées.

Parmi les premières conséquences qu'ils déduisirent de ces principes, William Thompson et James Thompson signalèrent ce fait, depuis lors confirmé par Texpérience, que le point de fusion de la glace doit être abaissé par la pression, à raison de 0%0135 Fahrenheit par atmosphère; et que, dans un corps qui se contracte quand on l'échauffé, une conii)ressiou brusque amène toujours un abaissement de température. Thompson se servit des formules de l'énergétique dans ses vastes recherches sur l'électricité, et Helmholtz dans ses études favorites sur l'acoustique.

L'application de ces principes, désormais bien établis, à la physique des gaz, conduisit à plusieurs conséquences importantes et intéressantes : Clausius démontra les relations entre le volume, la densité, la température et la pression des gaz et leurs modifications; Maxwell donna une démonstration nouvelle de la loi établie expérimentalement par Daltou et Charles, et connue également sous le nom de Gay-Lussac (1801), à savoir : qu'à pression, température et volume égaux, tous les gaz contiennent un même nombre de molécules. Sur le continent, Hirn, Zeuner, Grashof, Tresca, Laboulaye et d'autres ont, pendant la même période et depuis lors, continué et considérablement étendu ces recherches théoriques.

1. Voir Tadmii-able Sketch of Therniodynamics ùeTnii; seconde édition, Edimbourg, 1877.

EXPÉRIMliNTATEURS DIVERS. 223

Il s'est fait dans cet intervalle un énorme travail expérimental, dont le résultat a été la détermination de données importantes, sans lesquelles tous les efforts antérieurs seraient demeurés stériles. Parmi ceux qui se sont livrés à ces travaux citons : Cagniarddela Tour, Andrews, Regnault, Hirn, Fairbairn et Tate, Laboulaye, Tresca et quelques autres, qui ont eu pour objectif spécial le progrès de la science nouvelle. Vers le milieu du siècle actuel, cette série de données était assez complète. Deux cents ans auparavant Boyle avait découvert et publié cette loi, connue maintenant sous son nom^ et sous celui de MariotteS que la pression d'un gaz varie en raison inverse de son volume et en raison directe de sa densité. Le docteur Black et James Watt découvrirent, cent ans plus tard (1760), la chaleur latente des vapeurs, et Watt détermina la loi d'expansion de la vapeur d'eau. Dalton en Angleterre et Gay-Lussac en France montrèrent, au commencement du xix^ siècle, que tous les fluides gazeux se dilateutde fractions égales de leur volume pour des accroissements égaux de température. Watt et Robison avaient donné des tables de la force élastique de la vapeur d'eau ; et Gren avait montré qu'à la température de l'eau bouillante, la pression de ce fluide était égale à celle de l'atmosphère. Dalton, Ure et d'autres physiciens prouvèrent (1800-1818) que la loi reliant les températures et les pressions de la vapeur était exprimée par une progression géométrique ; Biot avait déjà donné une formule approchée, quand Southern en fit adopter une autre, encore en usage aujourd'hui.

En 1823, le gouvernement Français chargea une commission de faire des expériences, pour permettre de fixer la législation des chaudières et des machines à vapeur. Cette commission, composée de MM. deProny, Arago, Girard et Dulong, détermina très exactement les températures de la vapeur sous des pressions s'élevant jusqu'à vingt-quatre

1. New Experiments, physico-mechanical, etc., touching the spring of Air, 1662.