Elementa Chemin, cap. de Igné

étaient inexactes. Boerhaave soutenait « que la température du mélange est la moitié de la différence des températures des deux corps mêlés. »

Richmann (né à Pernow en Livonie en 1711, mort à Saint-Pétersbourg en 1753) contestant la généralité de cet énoncé, trouva que si l’on mêle ensemble deux corps homogènes de températures différentes, la « chaleur totale se répand également dans tout le mélangent la répartition de l’excédant du calorique libre est proportionnelle aux volumes ou aux masses des deux corps mélangés *. » Si donc on désigne par T et t les températures différentes des deux corps à mélanger, et par M et m leurs masses ou leurs volumes, on aura

pour la température du mélange x = “ si M = m ,

on aura x — — Qu’on mêle, par exemple, 1 livre de sable

à 50° avec 1 livre de sable à 10°, la température du mélange sera

5— "i"— 0 = 30 ; en d’autres termes, la différence des températures

50° — 10° = 40° se répartira, dans les mélanges, de mauière que le

/.no

sable plus chaud perd de 4>- — 20% pendant que le sable moins

ZiO°

chaud gagne 2~ = 20°. Si, pour prendre un autre exemple, on mêle 10 livres d’eau à 50° avec 5 livres d'eau à 10°, la température

du mélange sera — io + 5 = "6° !•

Mais il n’était là question que des corps homogènes ou de même nature. Quel serait le résultat donné par des eorps différents ou hétérogènes? Voilà ce que se demanda Black. Or il trouva que, si l’on mêle ensemble deux masses égales ou deux volumes égaux de deux liquides différents, la température résultante du mélange est au-dessus ou au-dessous de la Température moyenne, selon la nature du corps qui avait la température la plus élevée. Ainsi, tandis qu’une livre d’eau à 60° et une livre d’eau à 0° donnent, après le mélange, la température moyenne de 30 degrés, une livre d’huile de baleine à 60», mêlée à une livre d’eau à 0°, donne 20 degrés. Dans la

1. Richmann, De quantitate calorie quæ post miscelam fluidorum certo gradu calidorum oriri debet , cogitationes, dans les Nova Comment, de Saint-Pétersbourg, t. I, p. 152 et suiv. Comp. Fischer, Geschichte de r Pht/sick, t. V., p. 48 (Gœttingue, 1804).

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première expérience, l’eau à 60“ a perdu 30 degrés et l’eau à 0° en a acquis 30 : l’une a gagné autant que l’autre a perdu. Dans la seconde expérience , l’huile de baleine a perdu 40 degrés de chaleur, l’eau n’en a acquis que 20; l’eau n’a donc acquis que la moitié de la température perdue par l’huile. De cette expérience la conclusion est facile à tirer : c’est que l’huile de baleine n’exige que la moitié de la chaleur qui est nécessaire à l’eau pour s’élever d’un même nombre de degrés.

Voilà le sujet que développa Black à Glasgow, vers 1763, dans ses leçons de chimie. C’est lui qui fit le premier ressortir la propriété qu'ont les corps d’absorber des quantités de chaleur différentes pour augmenter leur température d’un même nombre de degrés. C’est cette propriété qui reçut de Wilcke le nom de chaleur spécifique.

Ce physicien suédois avait été amené à étudier plus complètement la même question dès 1772 ; et voici à quelle occasion. L’hiver de cette année-là avait été très-rude. Pour faire disparaître la neige épaisse qui couvrait un petit parterre, Wilcke essaya de la faire fondre par de l’eau chaude. Mais la neige disparut si lentement qu’il y vit l’effet d’une cause particulière. Il crut d’abord que la neige se comporterait, suivant la loi de Richmann, comme l’eau à 0° : d’après cette loi, l’eau à 0“, mêlée à la même quantité d’eau à 68°, devait lui donner 34° pour la température du mélange. Mais l’expérience lui fournit un tout autre résultat La même quantité pesée de neige prit à l’eau chaude (de 68°) toute sa chaleur, sans seulement fondre en totalité. Cette expérience conduisit d’abord Wilcke aux observations de Black sur la chaleur latente, qu’il paraissait avoir ignorées. Puis, généralisant sa méthode, il parvint à établir que toute substance a le pouvoir <S absorber, de garder et de rendre une quantité déterminée de chaleur.

Crawford , qui donna à ce pouvoir le nom de capacité pour la chaleur, parvint au même résultat par la même méthode expérimentale, consistant à mêler ensemble des poids ou des volumes égaux de substances hétérogènes, dont les températures sont différentes, et à noter la température du mélange. Les chaleurs spécifiques ou les capacités pour la chaleur, ainsi obtenues, étaient en raison inverse des changements de température. Kirwan dressa le premier une table des chaleurs spécifiques de différents corps; il la communiqua à son ami Magellan, qui la reproduisit dans son Essay sur la nouvelle théorie du feu élémentaire et de la chaleur des corps, Lond., i780, in-4*.

Cependant la question fut de nouveau reprise par Wilcke. Dana son Mémoire sur la chaleur , imprimé dans les Actes de la Société royale de Stockholm, année 1781, il émit le premier l’idée d’employer la fonte de la neige par les corps pour mesurer leur chaleur. Mais la difficulté de recueillir l’eau provenant de la fonte de la neige employée, le temps assez long que les corps mettent à perdre ainsi leur chaleur, temps qui dépasse souvent douze heures , la chaleur que la neige reçoit, dans cet intervalle, de l’atmosphère et des autres corps qui l’environnent : toutes ces raisons le forcèrent à abandonner ce moyen et à recourir à la méthode des mélanges.

Lavoisier et Laplace reprirent l’idée de Wilcke, en remédiant aux inconvénients qui l’avaient fait abandonner. A cet effet, ils environnèrent la neige, que les corps devaient fondre, d’une couche extérieure de neige ou de glace, pour la garantir de la chaleur de l’atmosphère. C’est dans cette enveloppe extérieure que consiste le principal avantage du calorimètre, appareil construit par Lavoisier et Laplace dans le but de mesurer des quantités de chaleur qui, jusqu’à présent, n’avaient pu l’être, telles que la chaleur qui se dégage dans la combustion et la respiration.

Cet appareil se compose de trois cylindres concentriques, donnant trois capacités différentes. La capacité intérieure est formée par un grillage de fer, soutenu par des montants du même métal, et fermé par un couvercle : c’est là qu’on met le corps soumis à l’expérience. La capacité moyenne contient la glace qui entoure la capacité intérieure ; à mesure que cette glace fond, l’eau s’échappe à travers la grille et le tamis, sur lesquels repose la glace, et va se rassembler dans un vase placé au-dessous. La capacité extérieure renferme la glace qui doit empêcher la chaleur extérieure de pénétrer dans l’intérieur de l’appareil. Après avoir rempli de glace pilée ces différents compartiments, et laissé bien égoutter la glace intérieure, on ouvre le couvercle de la capacité intérieure pour y introduire le corps à expérimenter; on attend que celui-ci soit descendu à 0° , température ordinaire de la capacité intérieure, et on pèse la quantité d’eau produite : son poids mesure exactement la chaleur dégagée du corps , puisque la fonte de la glace n'est que l’effet de cette chaleür.

« Nous avons trouvé, rapportent les expérimentateurs, que la chaleur nécessaire pour fondre une livre de glace pouvait élever da 60 degrés la température d’une livre d’eau; en sorte que, si l’on mêle ensemble une livre de glace à zéro et une livre d’eau à 60 de-

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grés, on aura deux livres d’eau à zéro pour le résulta! du mélange; il suit de là que la glace absorbe 60 degrés de chaleur en devenant fluide, ce que l’on peut énoncer de cette manière, indépendamment des divisions arbitraires des poids et du thermomètre 1 : la chaleur nécessaire pour fondre la glace est égale aux trois quarts de celle qui peut élever le même poids d'eau de la température de la glace fondante à celle de l'eau bouillante. »

Ils ajoutent que «celle propriété d'absorber la chaleur en devenant liquide n’est pas particulière à la glace, et que dans le passage de tous les corps à l’état de fluide il y a absorption de chaleur... Le cas dans lequel il n’y aurait, dans le passage à l’état fluide, ni développement ni absorption de chaleur, quoique mathématiquement possible, est infiniment peu probable; on doit le considérer comme la limite des quantités de chaleur absorbées dans ces passages. De là nous pouvons nous élever à un principe beaucoup plus général, et qui s’étend à tous les phénomènes produits par la chaleur : dans les changements causé » par la chaleur à Vêlai d'un système, il y a toujours absorption de chaleur , en sorte que l'état qui succède immédiatement à un autre, par une addition suffisante de chaleur, absorbe cette chaleur sans que le degré de température du système augmente a. »

Les expériences faites postérieurement par Lavoisier et Laplace ne donnent pas les rapports des quantités absolues de chaleur des corps ; elles ne font connaître que les rapports des quantités de chaleur nécessaire pour élever d’un même nombre de degrés leur température; « en sorte que, ajoutent-ils, la chaleur spécifique que nous avons déterminée n’est, à proprement parler, que le rapport des différentielles des quantités absolues de chaleur; pour qu’elle exprimât le rapport de ces quantités elles-mêmes, il faudrait les supposer proportionnelles à leurs différences ; or, cette hypothèse est au moins très-prématurée... Tous les corps de la terre, et cette planète ellemême, sont pénétrés d’une grande quantité de chaleur dont il nous est impossible de les priver entièrement, à quelque degré que nous abaissions leur température. Le zéro du thermomètre indique consé-

1 . Lavoisier et Laplace se servaient d’un thermomètre à mercure portant l’échelle de Réaumur (de 80 degrés entre la glace fondante et l'eau bouillante). Le résultat obtenu par ces savants diffère de celai qui passe aujourd’hui pour acquis & la science.

2. Lavoisier et Laplace, Mémoire sur la chaleur, dans les Mém. de l’Acad. des sciences, année 1780, p. 335.

quemment une chaleur considérable, et il est intéressant de connaître, aux degrés du thermomètre, cette chaleur commune au système entier des corps terrestres. Ce problème se réduit à déterminer le rapport de la quantité absolue de chaleur enfermée dans un corps dont la température est zéro, à l’accroissement de chaleur qui élève d’un degré sa température. Le simple mélange des substances ne peut nous faire découvrir ce rapport , parce que les corps , ne s’échauffant mutuellement qu’en vertu de leur excès de température, celle qui leur est commune doit rester inconnue, de môme que le mouvement général qui nous transporte dans l’espace est insensible dans les mouvements que les corps se communiquent à la surface de la terre. »

Ces considérations élevées laissaient entrevoir toutes les difficultés de la question.

Le calorimètre, auquel le comte de Rumford apporta de notables modifications, ne fut pas accueilli avec une égale faveur par tous les physiciens : les uns, comme Gren et Wedgwood, trouvaient bien des inconvénients à son emploi ; les autres , comme Lichtenberg, le regardaient comme un instrument parfait.

Meyer et Leslie proposèrent une troisième méthode, fondée sur la marche du refroidissement de volumes égaux de différents corps. Us ont publié séparément les résultats de leurs expériences sur la chaleur spécifique, qu’ils considéraient comme étant réciproquement le produit du pouvoir conducteur multiplié par le poids spécifique des corps. Meyer observa particulièrement la durée du refroidissement des bois, de volumes semblables et égaux, pour passer de 45° à 40”, de 40” à 35°, de 35° à 30°; et il en détermina

la chaleur spécifique au moyen de cette formule : x = ^ où M

désigne le poids spécifique et L le pouvoir conducteur de la chaleur^ comme devant être en raison inverse des temps de refroidissement. Le pouvoir conducteur et le poids spécifique étaient rapportés à ceux de l’eau prise pour unité L

Leslie avait pris les gaz pour objet de ses éludes. Les expériences qu’il fit sur l’hydrogène et l’air atmosphérique, le conduisirent à admettre que deux volumes égaux de l’un et de l’autre gaz ont la même chaleur spécifique.

Gay-Lussac, répétant les opérations de Leslie, alla bien plus loin.