CHAPITRE XV

RESUME DU rREMIER LIVRE ET CONCLUSION GENERALE.

mouvement

Dans les pages qui précèdent, nous avons exposé un nombre considérable de faits, en suivant une méthode plutôt analytique que synthétique et sans craindre de revenir plusieurs fois sur le même sujet. Essayohs maintenant de dégager de toutes ces connaissances une hypothèse rationnelle sur la nature de i*agent physique produisant en nous la sensation du chaud, et de fonder une théorie non sur une conception a priori^ mais sur Tobservation des faits.

Kaiuro La conclusiou naturelle de Pétude à laquelle nous nous sommes

du calorique: |. , . ,. • * j» i • • i i • * j

c'est un mode livrc jusqu ICI pcut se formuler amsi : le calorique esl un mode de mouvement de la matière. Le calorique se manifestant dans tous les corps, toutes les molécules matérielles sont nécessairement animées de mouvement ; les faits les plus vulgaires nous montrent la transform ation alternative du travail mécanique en chaleur, et de la chaleur en travail. Le mouvement des corps, cessant comme déplacement total de la masse, se continue comme vibration moléculaire, et vice versa. La dilatation des corps, et spécialement des gaz, est rinlermédiaiie ordinaire de ces phénomènes réciproques; le travail produit par le mouvement intérieur des molécules gazeuses est même utilisé dans nos machines pour mouvoir des poids plus ou moins grands ; et dans toutes les transformations de ce genre, il se produit une perte de calorique équivalente au travail produit.

Nature de ce Quant à la nature du mouvement intime des corps, les atomes étant invisibles, il nous est complètement impossible de la déterminer par Texamen direct, mais l'ensemble des faits indique une agitation continuelle des parties élémentaires se faisant tantôt suivant des courbes fermées, tantôt suivant des lignes indéfinies, comme il arrive dans un véritable mouvement de projection, et on peut établir, en thèse générale, que toutes les molécules des corps sont animées d'un double mouvement simultané de translation

inouTemcnt.

et de rotation. La température des corps est un phénomène dépcn- Tcmpéraime. dant de Tintcnsité du choc des molécules, et, par suite de leur masse et de leur vitesse, elle se mesure d'après Taugmcntation du volume des corps, c'est-à-dire Técartement plus ou moins grand de leurs parties intégrantes ; par conséquent, sa mesure revient à ceUe d'un véritable travail, accompli par les molécules ellesmêmes ; donc elle est représentée pir4a moitié de la force vive qui anime le système, puisqu'il en est ainsi pour tous les autres genres de travail mécanique. Le travail de dilatation est double : il est a la fois intérieur et extérieur ; en vertu du premier {l'iute'' Travail rieur) se fait l'augmentation de volume des corps et s'accroît la cxiérieur. vitesse des molécules ; le second (Vextérieur) surmonte les obstacles qui peuvent s'opposer à la dilatation.

Le travail intérieur est toujours en antagonisme avec les liens qui réunissent les diverses parties des corps, et quelle que soit Torigine et la nature de ceux-ci, les effets produits par la chaleur sont toujours proportionnels au travail à effectuer pour les détruire, et, par suite, au mouvement imprimé à la substance, estimé d'après la quantité de force vive correspondante.

La théorie qui regarde le calorique comme un mouvement, Changcmeuu» rend parfaitement compte des divers états physiques de la matière et des phénomènes accompagnant le passage des corps de l'un de ces états à l'autre ; dans cette manière de voir, l'absorption de chaleur dont s'accompagnent la fusion et la vaporisation est considérée comme une transformation de mouvement ayant pour effet d'éloigner les molécules réunies les unes aux autres et de leur communiquer une certaine vitesse de projection suivant des orbites plus ou moins bien limitées, réciproquement il est aisé de comprendre pourquoi cette force est mise en liberté dans les changements d'état inverses des précédents.

En cherchant les lois des échanges de chaleur, nous avons dé- V^>» couvert une relation fort remarquable entre les masses des équi- u chaleur. valcnts chimiques des corps et les quantités de calorique nécessaires pour produire une égale tension calorifique dans ces mêmes corps. Voici sur ce sujet les conclusions auxquelles nous nous sommes arrêté : 1° les atomes libres et isolés présentent une égale facilité au mouvement, et 2"" ils sont soumis au grand prin-

SECCBJ. — FORCES PHYSIQUES. — f ÉDITION. iO

Ohaleui* dans les actions chimiques.

Forces éiabtiques.

cipe mccanique qui régit les échanges de mouvement en vciiu duquel il y a constamment proportion inverse enlre la vitesse cl les masses. Nous avons reconnu combien étaient justes les idées modernes sur Texpansibilité gazeuse, et quelle utilité peut avoir la théorie mécanique dans Tétude des diverses propriétés physiques des corps. Ici même un vaste champ est ouvert aux recherches des savants désireux d'examiner les propriétés moléculaires à ce nouveau point de vue. De nombreuses lacunes ont élc rencontrées chemin faisant ; elles seront promptement comblées par le zèle des expérimentateurs, il faut l'espérer du moins, cl railleur de ce livre s'estimera heureux si le présent travail peut appeler Tallention des chercheurs sur ces desiderata scientifiques.

Jusque-là peu nous importait le mode de production du calorique, et nous pouvions le concevoir engendré simplement par des actions mécaniques ; mais cet agent prend aussi naissance dans d'autres conditions, par exemple dans les combinaisons chimiques ; l'étude de la corrélation des forces naturelles nous a donc conduit nécessairement à examiner quel rapport existe entre les réactions chimiques et les dégagements de chaleur concomitants. Nous avons alors reconnu deux lois capitales :

1** L action chijnique est une action définie^ autrement dit une certaine quantité d'action chimique produit toujours une égale quantité de calorique ;

2° Il existe une étroite relation enlre les équivalents des composés de divers ordres et la quantité de chaleur dégagée lors de leur formation.

Ces lois, tout imparfaites qu'elles sont, nous montrent cependant que les actions chimiques, elles aussi, obéissent à une loi mécanique dont Toriginc pourrait bien être la simple réunion de masses inégales, mais douées d'inégale vitesse, et possédant néanmoins une égale quantité de mouvement, lesquelles, faute d'élasticité dans leur choc, dégagent une certaine quantité de force vive.

Ainsi, pour expliquer tous les phénomènes calorifiques, l'inertie et le mouvement suffisent. Les forces élastiques elles-mêmes, sans être regardées par nous comme complètement secondaires, ne sont pas, à notre avis, des forces primitives, la simple rotation des atomes pouvant produire des elfets en tout comparables à

ceux de l'élasticité. Le problème que nous nous étions proposé e>i donc résolu : nous avons montré que les phénomènes calorifiques peuvent être ramenés à de véritables transformations de mouvement et qu'il n'est pas nécessaire de recourir à de nouveaux principes pour les expliquer.

Celle théorie est indépendante de toute idée préconçue sur la luJépcndamc nature des liens moléculaires antagonistes du calorique. L'agré- théorin galion des molécules peut être attribuée à des causes diverses, à ™**^*"*^"<^une force sui genefis propre aux atones ou à l'action extérieure d'un milieu. Le premier système est plus commode, mais il n'explique rien, puisquH se borne à admettre l'existence de forces spéciales dans chaque cas particulier ; le second s'efforce, au contraire, d'expliquer les phénomènes à l'aide des lois physiques du mouvement. Que Ton adopte l'une ou l'autre de ces deux hypothèses, la théorie mécanique est toujours vraie, car elle s'appuie seulement sur les communications de mouvement, et, de plus, elle est complètement indépendante des idées métaphysiques proposées par certains physiciens pour expliquer la cause primordiale du mouvement. A ceux qui nous objecteraient que la nouvelle théorie renverse par la base les principes de certaines écoles, nous répondrons que notre intention n'est pas de fournir apjpui à CCS doctrines, un pareil soin appartenant à leurs défenseurs.

Qu'il nous soit même permis de faire à ce sujet une petite ré- Djupcr flexion. Pour peu que l'on songe à l'immense quantité de faits à priori. dont la réunion et h coordination ont dû être faites soigneusement avant d'arriver à en déduire les quelques principes formulés plus haut, on ne peut s'empêcher d'être pris d'étonnement (nous ne voulons pas dire plus) lorsqu'on voit certains physiciens assez hardis pour trancher les questions en s'appuyant sur des théories a priorij sans avoir aucun égard aux découvertes modernes î Nous nous estimons heureux de voir les véritables savants suivre avec ardeur la voie pénib!e de l'observation. Los beaux résultats déjà acquis a la science , et ceux plus gramls encore que l'on est en droit d'espérer, doivent encourager les physiciens à expérimenter sans relâche et à se livrer aux spéculations théoriques seulement pour recoiuiaitre les lacunes laissées par leurs devanciers et susciter de nouvelles recherches.

Difficultés

qui rcMciil

encore.

Elles seront ré:>olue5.

Les physiciens-chimistes en ont déjà compris Timportance : les travaux accomplis sur la chaleur des combinaisons par M. Favre et autres, dans ces dernières années, ont déjà éclairé plusieurs points obscurs de la théorie thermo-chimique : nous ne pouvons entrer dans ces détails qui, dans l'état actuel de la science, ne peuvent encore se résumer en lois définitives. Ces travaux sont longs et pénibles, mais il ne faut pas se décourager et on doit poursuivre l'observation des détails. Le travail qui reste à faire est en chimie, Tanalogue de celui qui a été fait pendant tant de siècles en astronomie — observation patiente des détails — sans cela l'astronomie ne serait pas faite, et la chimie rationnelle ne se fera pas. Nous sommes sûrs que le bon esprit des chimistes sera assez constant pour accélérer le triomphe d'une théorie définitive.

Si on veut pousser plus avant la recherche des rapports du calorique avec les autres forces de la nature, on se trouvera arrête par de graves et nombreuses difficultés, à cause de notre ignorance complète touchant la constitution intime des corps. Ici même, pour connaître tout à fait le mode d'action du calorique, nous avons fréquemment éprouvé le besoin de savoir quelles sont ces forces antagonistes dont la cohésion est l'expression. Afin de dissiper toutes les ténèbres de ces problèmes, il est nécessaire de rechercher, en premier lieu, s'il existe ou non un milieu universel imprégnant et enveloppant tous les corps, et de déterminer quelle est sa part d'action dans les phénomènes naturels.

L'optique, l'électricité, nous permettront de répondre à celte question, et leur étude établira la théorie de la chaleur sur des preuves non moins solides que celles ayant pour base la considération de l'équivalent mécanique de la chaleur. Kn eifet, il résulte de nos premières recherches que la chaleur est le résultat d'une transformation de mouvement. Mais en quoi consiste cette transformation ? Tel est le point à éclaircir par de nouvelles investigations. En effet, la réflexion suivante se présente tout naturellement à l'esprit : entre le salaire d'un ouvrier et le temps de son travail, existe un coefficient constant, de sorte que c'est un proverbe reçu, que le temps est de V argent^ mais tout le monde comprend bien la portée du proverbe et conçoit nettement que l'un ftest pas Tautre. De même nous ne pouvons identifier la chaleur

et le mouvement par la seule considération de V éqn\])oUence ; il nous faut encore connaître le mode suivant lequel s'opère la transformation des divers genres de mouvements en calorique.

La découverte de l'équivalent mécanique de la chaleur est une utiuté donnée expérimentale établissant empiriquement la permanence a Iqû^và-* du mouvement, ou son indestructihilité, au même titre que les ^^"*^*'' expériences de Lavoisier ont démontré rindestructibililé de la matière. Elle a fourni une base solide ^ur laquelle l'analyse mathématique a pu édifier ses formules; et celles-ci, par leurs développements successifs, ont permis de constater la justesse du principe fondamental dans des circonstances peu accessibles à l'expérimentation directe; telle est, du reste, le très-grand et très-réel avantage des malhcmatiques. Ces travaux théoriques forment un des plus beaux monuments de la science physico-mathématique de notre époque ; et au point de vue de leur imporlancc ils soutiennent la comparaison avec ceux de la mécanique céleste, de l'optique et de l'électro-dynamie. Nous ne sommes pas dans l'intention de développer ici ces formules, mais ces notions théoriques et mathématiques devaient être éclairées par la description détaillée des faits physiques et par la connaissance du mode de cette conversion. Nous avons pu recourir à des exemples empruntés aux phénomènes acoustiques, plus tard dans l'étude des radialions, nous retrouverons de nouvelles preuves et de nouvelles analogies.

Concluons en insistant encore une fois sur le grand principe de conservation

^ des forces.

la conservation de la force et du mouvement. Une foule de phénomènes examinés superficiellement peuvent faire croire que les forces naturelles s'anéantissent, mais elles ne font que se transformer. Cela est évident dans la dynamique non moins que dans la statique. Uu corps est-il immergé dans l'eau, il perd une partie de son poids égale à celui du volume de liquide déplacé ; est-ce à dire que la pesanteur abandonne ses droits? Non assurément, car si le corps paraît moins lourd à la main qui le soutient, de son côté le poids du vase renfermant l'eau augmente d'une quantité correspondante, chose facile à vérifier par expérience. De même encore, dans un baromètre la colonne de mercure soutenue par l'atmosphère ne produit aucune

pression sur le fond de la cuvette ; mais si le tube est attaché à un support, ce dernier aura à soutenir une charge égale au poids du mercure contenu dans le tube barométrique, comme le prouve le baromètre à balance. Un corps en rotation suspendu excentriquement ne tombe pas, mais son axe se déplace par un mouvement conique, et c'est la gravité qui produit cet effet, comme on le voit dans la toupie, etc. Donc, souvent pour des yeux inexpérimentés les forces de la nature semblent perdre toute leur action, et cependant elles ne font que changer de forme ; il appartient alors à la science de rendre aux faits leur véritable signification. Lîcunos Dans ce premier livre, plusieurs questions n'ont pas reçu une

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solution rigoureuse, car nous n avions pas les éléments nécessaires pour traiter complètement ces problèmes. En parlant de la lumière nous compléterons nos connaissances et nous serons à même de dissiper toutes les incertitudes sur la nature de la chaleur.

Grâce aux connaissances que nous fournira l'étude des pliénomènes lumineux, ces mouvements atomiques, qui échappent complètement aux yeux du corps, prendront une figure devant les yeux de l'esprit. Aussi le physicien qui traiterait de la chaleur sans tirer profit des immenses ressources que lui offre l'optique serait dans les conditions d'un observateur qui entreprendrait d'explorer la nature sans jamais recourir au sens de la vue. La seconde partie de cet ouvrage sera donc consacrée à résumer les faits principaux de l'optique.