CHAPITRE IV

rOIfVERSlON DE L\ CHALEUR EN VOUVRMENT.

phi'iiomène La convcrsion du mouvement en chaleur ou, pour parler d'une «iiipr^dent. manière plus générale, la production de la chaleur par le mouvement lorsque ce dernier cesse de se manifester sous sa forme ordinaire, est une notion avec laquelle notre esprit se familiarise sans diflicultés, mais nous ne concevons pas aussi facilement la réciproque, c'est-à-dire une absorption de chaleur corrélative de toute production de mouvement. D'après l'ancienne théorie; la chaleur étant une substance, ne peut disparaître ; il est donc très important d'établir la réalité du fait par des expériences précises, et la solution de ce problème présente des difficultés de plus d'un genre.

Toutefois il n'est pas rare de voir la chaleur donner naissance au mouvement. Toutes les expansions et les dilatations produites par le feu sont des mouvements mécaniques ayant le calorique pour cause déterminante. Les dilatations de l'air et des corps solides, les explosions des poudres détonantes, et par-dessus tout la puissance gigantesque des machines à vapeur sont des effets de la chaleur. Là le calorique disparait et devient de la force Point à mécanique. La difficulté du problème consiste donc à démontrer que dans ces phénomènes une partie de la chaleur disparaît en produisant un travail et en donnayii le mouvement à une masse. La chose n'est pas facile vu la grande valeur de l'équivalent mécanique de la chaleur; puisque dans une machine ayant une force de six chevaux, la différence entre le condensateur et la chaudière, serait d'un degré centigrade pour ce travail. Comment donc estimer cela exactement, alors que les pertes reconnaissant une infinité d'autres causes sont tellement grandes que dans les meilleures n^achines on utilise à peine 12 0/0 de la chaleur totale?

Rien d'étonnant à ce que l'on ne soit parvenu que tardivement à reconnaître la perte de chaleur produite par un travail accompli. T.a théorie enseignait, il est vrai, que si une quantité de cha-

ilémoiiirer.

CONVKRSÏON DE LA CHALEUU EN MOUVEMENT. 25

leur ne disparaissait pas par le fait du travail , le mouvement perpétuel, dans le sens rigoureux du mot serait réalisable , mais qui peut avoir confiance aux raisonnements théoriques seuls. Cependant Texpérience a confirmé la théorie : Supposons Nécessiié

I • . . , « , . .A 1 théorique de

une machine a vapeur arrivée a un régime uniiorme, dans cette démonlaquelle, par des moyens appropriés on puisse déterminer la *^''»"®"température de la vapeur à son entrée dans le cylindre et à sa sortie dudit cylindre ; la connaissance de cette température suf- Gra pour évaluer la quantité de chaleur contenue dans le gaz, et par suite les pertes qu'il a éprouvées en traversant la machine, sans qu'il soit nécessaire de savoir ni sa pression ni son volume. Si le calorique reste en quantité constante, et s'il n'y a aucune absorption de chaleur pendant la production du travail, la vapeur après avoir servi à mouvoir le piston, pourra en se rendant dans des tubes et des récipients convenablement disposés être employée à échauffer d'autres corps, de même que l'aurait fait la vapeur arrivant directement de la chaudière. En d'autres termes, on retirerait de la vapeur d'abord tout son effet utile comme agent thermique, et de plus le travail mécanique qui serait par suite obtenu sans dépense de combustible. Ainsi on aurait le travail gratis. Or rien n'empêcherait que cette vapeur chaude, après avoir traversé un premier cylindre, s'introduisît dans celui d'un second moteur, par exemple pour vaporiser de l'éther ou du sulfure de carbone, substances très-volatiles et mettre en mouvement des machines avec cette vapeur, de sorte que l'on obtiendrait du mouvement indéGniment ; le mouvement perpétuel deviendrait réalisable ; car le second moteur pourrait produire par le frotter ment la quantité de chaleur perdue par rayonnement dans les deux appareils, compenser ainsi les pertes accidentelles, et de plus, restituer autant de force que les frottements en absorbent. Chacun voit à présent l'absurdité de notre hypothèse. Après avoir résolu la question théoriquement, examinons-la expérimentalement et cherchons si la vapeur présente la même température à l'entrée et à la sortie du cylindre.

Séguin d'abord, ensuite Hirn et Regnault démontrèrent que Résolut réellement il y a une perte de chaleur dans les circonstances pré- pfa'»M"« citées. Hirn, avec une machine à vapeur d'une force de 150 che-

des machiDAs.

vaux dans laquelle le travail restait uniforme, alors que les quan* tilés de vapeur variaient de 0^,345 à 0S469 par seconde, trouva une perte de 38 calories, abstraction faite des différences observées dans les diverses expériences : difTérences qui furent très-légères malgré les variations assez étendues de la quantité de vapeur qui traversait la machine dans des temps égaux. Dans une autre série de recherches, avec un moteur de 1 16 chevaux, il trouva une différence en moins de 29 calories. Enfin, avec une machine de 90 chevaux, la diminution fut trouvée de 20 à 21 calories, les quantités de vapeur variant de 0S190 à 0S229 *.

Regnault a repris et varié ces expériences. Dans une machine à vapeur fonctionnant à 5 atmosphères, sur 653 calories entrant dans le cylindre, il trouva qu'il s'en perdait 16, c'est-à-dire^; dans un autre 34, ou d'une manière générale -^ de la quantité totale*.

rtiiisaUon Ainsi le fait d'une perte de chaleur produite par le travail, ou effet mécanique d'une machine, est chose irrécusable. Il est difficile à la vérité de déduire de ces expériences le nombre représentant l'équivalent mécanique de la chaleur, mais la cause en est à la difficulté d'évaluer la totalité du travail mécanique fait par l'appareil. Si on se préoccupe de déterminer seulement une fraction de ce nombre et de conserver à cette fraction une valeur constante, on reconnaît qu^elle est indépendante de la quantité de vapeur en circulation et seulement variable avec le travail produit. La machine à vapeur utilise donc seulement une partie assez faible de la chaleur communiquée, mais la partie absorbée par le travail est suffisamment grande pour que l'on ne puisse l'attribuer ni aux simples pertes par rayonnement, ni aux erreurs inévitables dans de semblables expériences, cyciedansies La séric dcs phénomènes produits par Teau au sein d'un moteur à vapeur rend cet appareil très-propre à établir le rapport fixe existant entre les équivalents calorifique et mécanique. En effet, l'eau sous la forme liquide entre dans la chaudière, là elle se réduit en vapeur emportant avec elle une certaine quantité de

' Hirn, op. cit., p. 93.

* Regnault, CéOmplrs rendus de VAcadémte den sciences de Paris, t. XXX VI. p. 676.

miirhines.