HISTORIQUE. FORMULE

Clausiusqui, au début de ses travaux, ignorait ceux de son illustre prédécesseur, refit la découverte ; il eut en outre le grand mérite d'établir que ce principe pouvait s'accorder avec celui de la conservation de l'énergie; enfin il en précisa renoncé, en tant qu'applicable plus spécialement aux phénomènes de la thermodynamique^ de manière à le mettre à l'abri de certaines objections. Clausius a d'ailleurs été amené luimême, parla suite, à modifier son énoncé primitif et d'autres modifications ont été proposées depuis. C'est avec les travaux de Clausius que le principe entra définitivement dans la science où son immense importance et sa grande fécondité furent bientôt reconnues. C'est pourquoi on le désigne quelquefois sous le nom de principe de Clausius ou encore de Carnot-Clausius, quoique Clausius lui-même, reconnaissant les droits incontestables de son prédécesseur, ne lui ait attribué que le nom de ce dernier.

Le principe est formulé par M. Dubem en ces termes : « La valeur de transformation d'une modification est égale à la diminution que subit, par cette modification, une certaine grandeur liée à toutes les propriétés qui fixent Tétat du système, mais indépendante de son mouvement \ » Cette grandeur est ce qu'on appelle Ventropie du système et sa conception est éminemment liée, pour les phénomènes caloriques, à celle de la température, ce qui aboutit à investir cette propriété d*un rôle tout à fait particulier et très essentiel. M. Poincaré formule plusieurs énoncés dont le plus bref est celui-ci : « Il est impossible de faire fonctionner une machine thermique avec une seule source de chaleur'. » Le terme « source » indique ici généralement un corps ou un ensemble de corps susceptibles de céder de la chaleur ou de se ïk faire céder et il faut, pour qu'une machine thermique fonctionne.

1. DuBBif. Vivolution de la mécanique^ p. 111. — M. Mouret (notes à la traduction' de Maxwell, La chaleur. Paris, 1891, p. 199) constate que le principe de Carnot « a reçu maints énoncés, preuve que le fait qu'il exprime est mieux senti que compris ». M. Dastrb (La vie et la mort, Paris, s. d., p. 87) dit : « Il est très remarquable qu'on ne puisse donner un énoncé très général de ce principe dont la puissance a changé la face de la physique. »

2. H. Poincaré. Thermodynamique y p. 120. Cet énoncé présente l'avantage de se rapprocher de très près des idées propres de Gamot. Ce dernier ne se sert pas du terme source, mais la définition qu'il donne des termes foyer et réfrigérant dont il use, est entièrement conforme au concept de source chez les physiciens modernes (Cf. Réflexions. Paris, 1903, p. 17).

ii'iii LK PHINXIl'E DE CARNOT

qu'il y ail doux sources, une source chaude et une soom (roid(î. Par cet énoncé, on voit peut-être plus directement iMJcon; rpio par celui de M. Duhem que ce principe repose sur cit (|iH*, M. Poincaré appelle (c Taxiome de Clausios i» : «On ne piMil fain; paHser do chaleur d'un corps froid sur ao corps f'Jiaud n C'ohIhouh cette forme que Clausius a éooocé toat d'alford i'ju\\ui nous d(\si{çnons comme le principe de Caniot On pourrait p(*ut-(Mre rappeler aussi l'axiome de Carnot, car Hi ('éiiiwd iwi Va pas formulé en ces termes, c'est sans doute \n\vi'A*. qu'il lit conKidérait comme suflisamment évident en lui uïhtwi ; niaiH on ne saurait contester que ce ne soit là le v/*riLal)li*. fond di* Kon opuscule, ainsi qu'il appert notamment i\v la roniparaison (|u'il établit entre la hauteur d'une chute d'<*au (*t la dilTércncn de température eutre deux corps *.

Crllr aKsiniilalion très profonde qui est, comme on sait, la VI rilahbî vM di' vortle de la thermodynamique nous perinillia diî trronnaîlnî la nature de cet « axiome ». Est-îl ce «|u<* Li'iluii/. appi'Iail unn vérité <i de raison » ?

NouH avons vu (|un la (gravitation des corps, leur tendance il Hn rapprocher dn la terre, no se déduit aucunement de con* hidi'-ialiouH de niaKse el de mouvement; il en est de même p(Mir notre proposilUni. Les physiciens, conscients du rôle r'onHidérahle <|ue les théories cinétiques ont joué dans le domaine d(* la lluTniodynamique, ont souvent, très justement du n-ste, fait ressortir i|uc le principe de Carnot en est comph'tiMuent. indépendant el ({ue les suppositions sur la nature niera ni<|ue de la eliah>ur n\)nt nullement contribué à le faire dériMivrir '. Nous verrons nïénie tout l'heure que, comme pour

i. hniKM. /. r.,p. 'MM. -- llANNKynN (/. c, p. 110-141) a 616 au contraire i!'ïi\is i\\\r \r. priM(i|«'*<l«» Cîirtiol nurnit tlil 6lrc prévu par la théorie mécaiiitpn'. 6tîiiit (loiinr (pu* l'i-spart» offre aux atomes la possibilité de s'enfuir. — SiiMs (loiit(% (1rs progrès (l«'ins la déduction sont possibles, t6moin les inatliéniaUtpii^K; mais dans 1<*h scicncos physiques, où il s'agit de déductions peu (•ompli(piéos, on fait bi(Mi, on lh6sog6n6ra!e, de se méGer décès r,on( lu.sions (praffectionnail Herbert Spencer et qui impliquent plus ou moins l'inintelligence de ceux qui ont raisonné dans le passé. 8i la chose n'a pas été jjrévue, il y a gros A parier qu'elle était impossible à prévoir, c'esl-fi-dire qu'il n'y a pas là une déducUon pure, mais qu'il y entre des éléments empiriques. — Parle fait, les atomistes, s'ils supposaient Tespace infini, posaient en même temps,, du moins implicitement, une inanité actuelle d'atomes, de sorte que ceux qui s'enfuyaient étaient remplacés par d'autres venant de l'infinité de l'espace. Cf. Lucrèce, 1. I, V. 1050 : Infinita opus est vis undique materiai, qui sert précisément de conclusion 6 une démonstration où la nécessité d'un nombre infini d'atomes est déduite de la persistance des lois et des choses dans le temps.

G. EST UiNE VÉRITÉ DE FAIT 239

la gravitation, on se heurte à des difficultés considérables, peut-être invincibles, si on cherche à mettre ce principe d'accord avec le mécanisme.

Peut-on dire que Taxiomesoit implicitement contenu dans notre concept même de la chaleur ? Sans doute, car ce concept, tout comme celui de matière, est complexe, et embrasse un ensemble de propriétés dont la plus essentielle est évidemment une tendance à se communiquer. Mais, à Torigine, la chaleur est une sensation que nous transformons en qualité. On pourrait objecter que nous ne ressentons la chaleur que parce que le corps chaud tend à nous la communiquer ; mais le fait que, quand je touche un objet chaud, sa température diminue et celle de mon épiderme augmente, est une observation et, comme telle, n'a rien à faire avec ma sensation immédiate, pour laquelle la chaleur est quelque chose comme la rougeur ou la rondeur : je dis : un corps chaud, un corps froid, dans le même sens où je dis : un corps rouge ou un corps rond. Quand je me figure un corps chaud touchant un corps froid, il n'y a pas plus de « raison » pour que la chaleur passe de Tun à l'autre qu'il n'y en a pour que la rougeur d'un corps passe à un autre qui est vert ou la rondeur à celui qui est rectangulaire. Le fait que la chaleur ait une tendance invincible à « déteindre », comme nous dirions s'il s'agissait de la couleur d'un objet, est d'observation pure, tout comme le fait que les corps tendent à tomber. Et l'on peut se convaincre, pour pousser l'analogie plus loin, que le concept de corps lourd n'inclut nullement, contrairement à ce qu'on affirme quelquefois, celui de mouvement. En le formant, nous pensons à notre effort qui est, en effet, une sensation immédiate; mais cette sensation est totalement différente de celle du mouvement, elle en est indépendante et ne saurait s'en déduire.

D'ailleurs, pour la gravitation comme pour la chaleur, l'évidence ne s'établit que tant qu'il s'agit de phénomènes simples; notre conviction est ébranlée dès qu'ils se compliquent. Qu'un corps doive tendre à tomber constamment et ne puisse point remonter par son propre poids, cela nous semble incontestable; pourtant notre entendement ne parvient pas, sans le secours du principe de causalité, à concevoir comme impossiblea prton le mouvement perpétuel, même purement mécanique, pourvu qu'il soit réalisé par des moyens compliqués (p. 189). De même, nous demeurons bien assurés que la cha-

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leur uo saurait passer directemeut d'un corps froid à aa corps chaud. Mais Clausius lui-môme a fort bien vu que cette conviction ne subsiste que dans les « circonstances ordinaires ». Déjà dans le rayonnement, dit-il, on peut se demander si par une concentration artificielle de rayons de chaleur à Taide (le miroirs ou de verres ardents il ne serait pas possible d'engendrer une température plus élevée que celle du corps qui émet ces rayons et de faire ainsi que de la chaleur passe dans un corps plus chaude Ou sait d'ailleurs que des discussions multiples ont eu lieu, dans la suite, sur la question de savoir si le principe de Carnot était valable en toutes circonstances ; et nous verrons tout à l'heure qu'un esprit des plus éminents, un des fondateurs de notre thermodynamique actuelle, a formulé des propositions qui impliquent la négation directe de l'axiome de Clausius. Si l'on veut bien y réfléchir, on trouvera que, pour notre sentiment immédiat, le fait qu'an corps puisse recevoir des quantités considérables de chaleur sans que sa température en soit modifiée, comme nous le voyons pour la neige fondante, est à peu près aussi surprenant que le serait le passage de la chaleur d'un corps froid à un corps chaud.

L'axiome nous révèle doue une vérité de fait, une manière d'être des corps chauds. Cette vérité nous apparaît comme tout à fait générale, essentielle, en ce sens qu'elle conditionne tous les phénomènes de la chaleur. Dans les manuels, on a pris l'habitude de ne traiter des phénomènes de cet ordre qu'à la suite de considérations passablement compliquées sur des phénomènes thermodynamiques; mais, en réalité, comme l'outbien fait ressortir MM. Arles* et Mouret', cette méthode . d'exposition, justifiée au point de vue historique, ne l'est pas au point de vue logique. On peut d'ailleurs facilement se rendre compte que notre axiome est explicitement postulé dès le début de la physique delà chaleur. Comment arrive-t-on à définir la température? « Par définition, dit M. Poincaré, deux corps sont à des températures égales ou en équilibre de température lorsque, mis eu présence, ils n'éprouvent aucune variationde volume^». Cela supposeévidemmentquedes corps, mis en présence, tendent toujours à établir entre eux une

\. Clausius. Théorie mécanique de la chaleur. Paris, 1868, p. 315.