TRANSFORMATION DU MOUYEMENT EN CHALEUR
haut dans laquelle une roue immergée dans une masse d'eau est mise en mouvement par la chute d'un poids. Contrairement à l'opinion admise, il trouva que les liquides s'échauffaient par le frottementf et malgré la faible quantité de chaleur dégagée, grâce à la sensibilité de ses instruments, il démontra que, pour produire une calorie, il fallait dépenser 428 kilc^rammètres ^
Cette force est énorme et équivaut à six chevaux-vapeur. Ainsi une machine qui aurait en chevaux-vapeur la force indiquée, en employant toute son action à échauffer 1 kilogramme d'eau, élè« verait la température de cette masse d'un seul degré par chaque seconde de temps ; et, d'une manière générale la force qui transporterait 428 kilogrammes d'eau à 1 mètre de hauteur dans un temps quelconque, si elle était employée à élever la température de la masse d'eau elle-même ne produirait qu'une variation tbermométrique de 1* centigrade dans le même temps. On construisit dans la suite d'après ces principes quelques machines dans lesquelles, utilisant la chute de l'eau, on réduisait ce liquide en vapeur par la force mécanique développée avec ces machines. Mais on reconnut généralement que, en raison de la valeur considérable de l'équivalent mécanique de la chaleur, ces machines étaient pratiquement inutiles et qu'il vaut mieux employer leur force à comprimer l'air, puis utiliser cet air comprimé comme moteur au lieu de la' vapeur obtenue par le moyen précédent.
Dans l'opinion des premiers physiciens, il fallait un frottement chaieuroiiie très -considérable et un état rugueux très-marqué des surfaces frouemcnt. frottantes pour qu'il y eût dégagement de chaleur par action mécanique. Si, en effet, dans les machines ordinaires les aspérités augmentent la dépense de force motrice et produisent des frottements au lieu d'un effet utile, pendant qu'elles développent une plus grande quantité de chaleur dans les parties qui manquent de substances lubrifiantes ; cependant ces aspé^ rites ne sont pas nécessaires et une machine développe de la chaleur malgré les corps gras employés pour en éviter la prompte détérioration. Ainsi M. Joule et, plus tard, Foucault, ont fait
' Indépendamment des recherches de Joule, M. Bianconi, en Italie, avait conslulî 'échaurTeoDcnt des liquides par le mouvcmetit. Les marins savent parfaitement qu^apàs une iompéte la mer est plus chaude.
SO DU CHLOniQUE.
voir que la force mécanique peut se convertir en chaleur par le moyen d'une résistance exercée sans contact d'aucun genre. A l'aide de la manivelle M, on fait tourner (iïg. 2) un disque du cuivre D entre les deux pôles A et B d'un ])uissant électro -aimant très -rapprochés de la surface du disque. Le disque s'échauffe a un point tel qu'il devient impossible d'appliquer la main à sa surface, mais en même temps il faut déployer une énorme force mécanique pour le mettre en mouvement. Et cette force évaluée en kilogrammèlres reproduit le nombre indiqué plus haut comme représentant l'équivalent mécanique delà chaleur.
Toutes les fois i[u'un corps en mouvement vient à choquer un autre corps il se produit de la chaleur, et tout le monde sait que sous les marteaux des forgeron le fer reste incandescent plus longtemps que s'il était abandonné à l'air libre. Les plaques des navires blindés, frappées par 1 es boulets lancés à l'aide des énormes canons modernes, deviennent rouges de feu. Toute masse d'eau qui tombe dégage de la chaleur, et voilà pourquoi les eaux en mouvement gèlent moins facilement que si elles sont stagnantes. On croit communément que dans ces diverses cironstances le mouvement est détruit, tandis qu'il est réellement transformé en nue quantité de chaleur équivalente. Les moteurs hydrauliques founiissent le moyen de faire touclier du doigt, |>uur ainsi
TBANSFORMATIOR DU MOUVEMEHT EN CHALEUR. ai
dire, cette production de la chaleur par la pesanteur. On fixe le Treio de Prony sur l'axe d'un de ces moteurs', lorsque la tenaille 'l'est libre, le levier avec le poids reste vertical et glisse sur l'axe ; mais si on exerce une pression à l'aide des boulons, le levier est souieré et se tient horizontal malgré l'action de son propre poids proportionnel à la masse d'eau qui tombe; or, pendant que ce travail s'accomplit sur l'axe, les mâchoires du frein sont fortement échaufTées et prendraient feu promptement si on ne les maintenait pas mouillées d'eau froide. M. Joule ayant imaginé
une disposition qui lui permettait de calculer dans cette expérience la quantité de chaleur en laquelle se convertissait la force mécanique, trouva une valeur très-sensiblement égale à celle indiquée plus haut.
' Ce rrein tOMiGte [Gg. 3] en un leTier LL' muni d'un coussinet c iltiché sur l'aii? da motenr A bu moyen d'une chiinc dd, formée de |ilèce> de tBIe arliculûes les unes din« les autres, et garniet en dedans de plaques de boia qui s'appliquent sur la partie inlirieurc de l'arhre ; celte chaîne est liiée au leiier par des boulons el des éi'raus, de ticcin ■ Tanner une eapÈce de tenailla qui peut enserrer l'aie du moteur; au levier e*I attaché on plaleau P cljargf de poids.
Le« praticiens ont établi ainsi la IbiariB du Trein de Prony. Loraqae le levier est en équilibre, il y ■ égilïlé des momenta, c'est-1-dire dea produïia du levier l par aon poitU p et du frottement ^piT le rayon rdel'arbre. Ainsi pi = /r; d'wl ïitp/ = 2n/r. Le second membre eiprime le Iraiail de la machine (résistance /"X par le cliemin parcouru Sxr). Par conséquent, le premier exprime aussi la puissance de la machine. Hais ce trtiail de fraltement déjnge précisément la quantité de chaleur qui correspond à l'équivalent ealorifi<iiie do la puissance; par conséquent, le nombre de calories produiie* sera égal au produit du nombre de kilogrammètres %ipl par l'équivalent calorilique de ) kilogramme jgr- On aura ainsi ~^r-
Expériences II était dc la plus haute importance de déterminer l'équivalent de M. Hirn. iQ^^^QÎque de la chaleur par des procédés dissemblables afin de reconnaître s'il conservait une valeur constante. M. Hirn a mis à profit le choc ordinaire des corps en faisant en grand un appareil ressemblant au pendule balistique employé dans les expériences sur le choc des corps. Les poids étaient : 1^ une masse de bois pesante, suspendue horizontalement à des cordes verticales et nommée bélier ; 2° une masse de pierre suspendue aussi de la même manière et nommée enclume. Les deux poids étaient garnis d*armures en fer à leurs extrémités, et on plaçait entre eux une masse de plomb présentant une cavité dans laquelle on introduisait un thermomètre pour examiner la température avant et après le choc. Cet appareil permettait de calculer avec une suffisante exactitude la force vive de la chute et du rebondissement des deux poids, puis d'évaluer celle qui dans le choc s*était perdue , c'est-à-dire transformée en chaleur. Après plusieurs expériences de ce genre, on trouva pour l'équivalent mécanicpie de la chaleur le nombre 425 kilogrammètrcs. Valeur de D'autres expéricuces sur la condensation des gaz, sur l'étireicquivaeni. j^^^j^ j^ fçp^ g^j, j^ frottement de la fonte *, etc., ont fourni une
valeur de 452 kilogrammètrcs, et Zeuner, discutant tous ces résultats, adopta une valeur finale A = 425 kilogrammètrcs = tra vail équivalent à une calorie. Donc, pour convertir en kilogrammètrcs un nombre n de calories C, ou réciproquement, on aura cette relation
nC = n 425*-
et l'équivalent calorifique du travail d'un kilogrammètre sera ^ 'd'oùnxl'"= '^^
425 - — "--- 425 Tempcrnhire. En terminant, nous dirons que si le mouvement sensible de translation que possédaient les deux corps agissant mécaniquement disparait, il y a nécessairement production d'un mouvement moléculaire invisible à la vérité, mais néanmoins parfai-
* Voyez dans Hirn, ouvrage cilé, une longue liste des nombres obtenus. Les expériences laites sur l'eau soumise à de fortes pressions ont donné 433 kilogrammètrcs ; le choc des corps, 425. L'expansion des gaz a fourni pour limite inférieure 425 et pour limite supérieure 441,6. La vilesse du son permet aussi de calculer réquivaient dynamique de la chnlour.
