CHAPITRE

Thcrmologie.

Après 1rs phénomènes de la gravité, ceux de la chaleur sont inconleslablenient les plus universels de tous les phénomènes physiques. Dans T économie de la nalure terrestre, morte ou vivante, leur fonction est aussi importante que celle des premiers, dont ils sont les principaux antagonistes. Si l'élude géométrique ou mécanique des corps est surtout dominée par la considération de la gravité, celle de la chaleur prédomine à son tour quand on envisage les modifications plus profondes, relatives, soit à rélat d'agrégation, soit à la composition des molécules; enlin, la vitalité lui est subordonnée. L'application intelligente de la chaleur constitue principalement Faction de rhumme <ur la nature. Ainsi, après la Barologie, la Thermologie est, de toutes les branchies de la physique, celle qui mérite le plus d'èlre étudiée.

Les premières observations scientifiques qui aient été faites en Therniologie, remontent presque aux découvertes de Slévin et de Galilée sur la pesanteur, Tinvenlion du thermomètre ayant eu lieu au commencement du xvii" siècle; mais en vertu de la moindre complication de ses phénomènes, la Barol()t,ie Ta toujours beaucoup distancée. A la fin du xvir Siècle, les indications du thermomètre ne pouvaient être comparées, faute de deux points fi.xes, dont la nécessité a été alors signalée par Newton. Toutefois, la principale, différence entre les deux éludes consistait dans leur espril. Tandis que les physiciens ne recherchaient plus envers la pesanteur que les phénomènes et leurs lois, ceux qui s'occupaient de l'étude de la chaleur se donnaient pour objet la connaissance de la nature du feu, et les laits ne jouaient pour eux qu'un rôle simplement épisodique. C'est seulement à la fin du dernier siècle, que la grande découverte de Black a imprimé à la thermologie un caractère scienlifique, à une époque ou la barologie était presque aussi avancée qu'elle l'est de nos jours. Nos physiciens n'avaientpas pour cela renoncéà leurs anciennes chimères, mais ils n'en faisaient plus le but final de leurs re-

THERMOLOGIE. 273

Cherches et ils lee employaient seulement, comme ils disaient pour faciliter l'élude des phénomènes. Les travaux de Foui rier établirent bientôt une méthode tout à fait scientifique et ce résultat ne peut qu'être accéléré par le choc des deux principales hypothèses modernes sur la nalure de la chaleur II est certain que, de toutes les branches de la physique encore dommees par l'esprit anti-scientifique, la thermologie est la plus voisine d'une complète émancipation.

Entre toutes les branches de la physique qui permettent J application de l'analyse mathématique, celle qui nous occupe se distingue par le caractère spécial qu'y présente celle application. La barologie rentre dans le domaine de la mécanique rationnelle et il en estdemême, quoique à un moindre de-ré de I acoustique. La théorie analytique de la chaleur présente mainlenanluncaraclère scientifique aussi satisfaisant que celles de la pesanteur et du son, et elle peut être traitée comme une dépendance de la mécanique abstraite, sans avoir recours a des hypothèses chimériques. Nous nous bornerons maintenant a la considération purement physique de la chaleur.

Intluonce thermoloiriquc mutuelle.

La thermologie physique se décompose en deux parties distinctes quoique étroitement liées. Dans la première, on étudie les lois de l'action thermologique proprement dite; cesl-a-dire de l'influence mutuelle des corps pour faire varier leurs températures respectives, sans s'occuper des altérations qui en résulteront à d'autres égards. La seconde partie consiste, au contraire, dans l'étude de ces altérations, c'est-à-dire des modifications ou même des changements que la constitution physique des corps peut éprouver, par suite de leurs variations de température, en s'arrêtant au degré où ces effets commençant à porter sur la composition moléculaire, appartiennent au domaine de la chimie. Considérons le premier ordre de phénomènes, dont l'analyse se réduit à la théorie de 1 echauffement et du refroidissement.

Aucun effet thermologique ne se produit entre des corps dont les températures sont égales. L'action commence aussitôt

% que les températures deviennent inégales. Le corps le plus chaud élève la température du plus froid et le corps le plus froid abaisse celle du plus chaud jusqu'à ce que, après un temps plus ou moins long, ils aient atteint une température commune. Quoique cet état final doive, le plus souvent, être inégalement éloigné des deux extrêmes, Taclion n'en est pas moins parfaitement équivalente à fa réaction en sens contraire. Ce cas se divise encore en deux, suivant que les corps agissent à distance ou qu'ils sont en contact. Le premier cas consittue ce qu'on appelle le rayonnement de la chaleur.

La communication directe de la chaleur entre deux corps soles a été longtemps niée par les physiciens qui regardaient Tair, ou tout autre milieu, comme indispensable pour que reflet se produisît. iMais elle est incontestable, puisque l'action thermologique s'accomplit dans le vide, et que la petite densité et la faible conductibilité de l'air ne sauraient expliquer les effets observés dans la plupart des cas ordinaires. Cette action, ainsi que celle de la gravité, s'étend sans doute à toutes les distances, conformément au rapprochement fondamental indiqué par Fourier entre ces deux grands phénomènes; car nous pouvons concevoir les divers astres de notre monde comme exerçant, à cet égard, une influence mutuelle appréciable; et la température de l'ensemble du système solaire paraît devoir être attribuée à l'équilibre thermométrique, vers lequel tendent toutes les parties de l'univers.

La première loi relative à une telle action consiste dans sa propagation rectiligne. Quoique l'expression de rayonnement soit liée à des hypothèses invérifiables, on peut en faire usage, pourvu qu'on la restreigne à signifier que c'est en ligne droite que deux points agissent thermologiquement l'un sur l'autre; ce qui implique qu'on doit placer selon la ligne droite les corps susceptibles d'absorber la chaleur, pour empêcher cette action mutuelle. La chaleur rayonnante peut être réfléchie comme la lumière, et conformément à la même règle, et elle éprouve les mêmes réfractions qu'elle, sauf quelques modifications. Une autre condition générale relative à celte action thermolojîique consiste dans la direction du rayonnement, envisagée soit quant à la surface du corps échauffant, soit quant à celle du corps échauffé. Les expériences de Leslie

THERMOLOGIE. 275

confirmées par des résultats mathématiques, ont établi que sous l'un ou l'autre rapport, l'intensité de l'action est d'autanl plus grande que les rayons sont plus rapprochés de la perpendiculaire, et qu'elle varie proportionnellement au sinus de

I angle qu ils forment avec chaque surface. La dernière et la plus importante considération, est celle de la différence des températures entre les deuxoorps. Quand cette différence n'est pas très grande, l'intensité de l'action lui est exactement proportionnelle ; mais cette relation paraît cesser lorsque lestempératures deviennent très inégales.

Quand le rayonnement n'est pas direct, mais qu'il est transmis par un intermédiaire, les conditions qui viennent d'être énoncées se compliquent de nouvelles cisconstances relatives al action du corps interposé. On doit à Saussure une belle série d expériences, toutefois trop peu variées, sur l'influence d une suite d enveloppes transparentes, pour altérer notablement le mode naturel d'accumulation ou de déperdition de la chaleur, soit lumineuse, soit obscure. Plus récemment, M. Melloni a signalé une distinction essentielle entre la transmission delà chaleur et celle de la lumière, en prouvant que les corps les plus diaphanes ne sont pas toujours ceux qne la chaleur traverse le mieux, comme on le croyait avant lui.

II est avantageux de séparer le rayonnement de la chaleur de sa propagation au contact, quand on veut les analyser ; mais il est évident que cette séparation n'existe pas dans la nature où ces deux modes sont toujours liés.quoique à des degrés inégaux. Outre que l'atmosphère est un intermédiaire presque toujours inévitable, qui concourt à l'établissement de l'équilibre de chaleur entre deux corps éloignés, on voit aisément que c'est seulement l'état de la surface qui peut être déterminé par le rayonnement. Les parties intérieures, qui contribuent autant que les surfaces, ne peuvent s'échauffer ou se refroidir que par une propagation contiguë et graduelle. Aucun cas réel ne saurait donc être analysé par l'élude du rayonnement seul. De plus, l'action par contact de deux corps ne peut avoir lieu que dans les petites portions qui sont en contact, et le phénomène s'accomplit pendant que les corps agissent 1 un sur l'autre par le rayonnement de tous les autres pomts de leurs surfaces. Ainsi, quoique les deux modes d'ac-

tien soient réellement distincts, leur analyse est rendue très difficile par leur combinaison permanente .

Des trois conditions indiquées ci-dessus, relatives à Taction exercée à distance, la différence de température est la seule qui s'applique également à la propagation de la chaleur par contact. Les températures des parties considérées peuvent . avoir une inégalité si petite, que la loi qui fait croître l'influence thermologique proportionnellement à leur différence peut presque toujours elre regardée comme Texpression exactede la réalité. Quant à la loi relative à la direction, elle se maintient probablement ici, quoiqu'on n'ait pu encore s'en assurer. Mais celle qui concerne la distance doit être complètement changée ; car, d'une part, l'action des molécules presque contiguës ne saurait être à beaucoup près aussi grande que les variations que nous pouvons estimer nous conduiraient à le supposer ; et, d'un autre côté, quand nous comparons entre eux les divers petits intervalles, le décroissement est sans doute bien plus rapide qu'à l'égard des corps éloignes.

Quel que soit le mode de réchauffement de l'u'n des corps et du refroidissement de l'autre, l'état final qui s'établit conformément aux lois que nous venons d'indiquer, est déterminé par trois coeHIcients essentiels, propres àchaque corps naturel, comme l'est, en barologie, sa pesanteur spécifique.

Sous l'ancien terme de conductibilité, on confondait deux propriétés que Fourier sépara en leur donnant le nom de penétrabilitëei de perrriéabilité; le premier, signifiant la faculté qu'a chaque corps d'admettre la chaleur par sa surface ou de la laisser se dissiper au dehors, et le second, la lacilité qu'il présente de propager dans l'intérieur les changements survenus à sa surface. La perméabilité dépend entièrement de la nature du corps et de son état d'agrégation. Les différences des corps à cet égard ont été reconnues de tout temps, en comparant, par exemple, la propagation rapide de la chaleur dans les corps métalliques avec son mouvement si lent dans le charbon qui peut brûler en un point et être à peine échauffé à quelques centimètres de là. Elle varie aussi avec la constitution physique des corps. La fluidité la diminue tellement, que Rumford lui-même alla jusqu'à en nier tout à fait l'existence dans les liquides, où la propogation de la chaleur était attribuée à l>i-

THERMOLOGIE.

tation intérieure. C'était une erreur, mais la perméabilité est très faible dans les liquides et plus faible encore dans le. gaz Quant à la pénélrabilité, si elle dépend de l'état d'a-ré^ation du corps, elle dépend bien davantage de l'état de sa^surface de sa couleur, de son degré de poli, de la manière plus où moins régulière dont s'effectue le rayonnement en diverses directions et de plusieurs autres modifications. Enfin la pénétrabiliié change pour une même surface exposée à l'action de dillerents milieux.

A proprement parler, les différents degrés de ces deux sortes de conductibilité ne peuvent influer sur l'état thermologique final des deux corps, mais seulement sur l'époque à laquelle ils y arrivent. Toutefois, comme les questions réelles deviennent souvent de pures questions de temps, il est évident que SI ces inégalités sont très prononcées, elles doivent influer sur l'intensité des phénomènes que nous considérons Par exemple, si la perméabilité est si faible que la chaleur intérieure requise ne puisse être obtenue en temps opportun à moins d'employer une chaleur capable de fondre ou de brûler la surface du corps, alors le phénomène ne peut avoir lieu ou il faudra employer, pour le produire, un temps démesuré ' En général, plus les deux sortes de co.uluclibiliié seront parfaites, mieux les corps se conformeront aux lois de l'action thermologique, à dislance ou au contact. Il serait donc très important de mesurer les valeurs de ces deux coeificients pour tous les corps étudiés; malheureusement, ces évaluations sont encore extrêmement imparfaites. L'opt'n.iion était naturellement assez vague quand les deux sortes de conductibilité étaient confondues; mais Fourier a indiqué les moyens d'évaluer directement la perméabilité, et, par suite, de mes-rer mdirectement la pénélrabilité, en déHilquant, dans la conductibilité totale, la part de la première propriété. Mais raj)i,lication de sa méthode est, jusqu'ici, à peine ébanrh.'e.

Une considération, celle de la c/talcur siJéci/ijuc, reste à exposer comme concourant à régler les résultats .le' l'action thermologique. Soit sous le même jioids, soit à volume é-al, les diverses substances consomment des quantités disiincles^de chaleur pour élever également leur température. Cette propriété, dont on ne connaissait presque rien jusqu'à la dernière

moitié du siècle précédent, dépend, comme la perméabilité, mais à un moindre degré, de la constilulion physique des corps, tandis qu'elle est indépendante de l'état de leurs surfaces. Elle doit exercer une influence considérable sur la valeur de la température commune due à l'équilibre thermologique de deux corps quelco nques, laquelle ne saurait être également éloignée de leurs tempér atures primitives si, tout en étant d'ailleurs parfaitement semblables, ils difl'èrent l'un de l'autre sous le rapport de leur chaleur spécifique. Les physiciens se sont occupés avec succès de l'évaluation de la chaleur spécifique. L'invention du calorimètre, par Lavoisier et Laplace, a fourni le meilleur moyen de l'évaluer. La quantité de chaleur consommée par un corps quelconque à une élévation déterminée de température, est estimée d'après la quantité de glace que peut fondre la chaleur qu'il dégage en passant de laplushahte température à la plus basse. En disposant l'appareil de manière à éviter toute action thermologique du vase et du milieu, l'exactitude du résultat ne laisse rien à désirer.

Tels sont les trois coefficients servant à fixer les températures finales qui résultent de l'équilibre thermologique des corps. Jusqu'à ce que nous en sachions davantage sur les lois de leurs variations, il est naturel de les supposer essentiellement uniformes et constants, mais il ne serait pas rationnel de concevoir la conductibilité comme identique en tous sens, dans tous les corps, quoique leur structure puisse varier suivant plusieurs directions. De même, la chaleur spécifique éprouve probablement des changements à des températures extrêmes et surtout dans le voisinage de celles qui déterminent un nouvel état d'agrégation. Toutefois, ces modifications sont encore si inrertaines et si peu connues, que les physiciens ne sauraient être blâmés de ne pas y avoir égard aujourd'hui.

Changement de conslilulion par la chaleur.

La seconde partie de la thermologie est celle qui concerne

les altérations déterminées par la chaleur dans la constitution

des corps. Ces altérations forment deux classes, suivant qu'elles

se bornent à un changement de volume ou qu'elles produisent

THERMOLOGIE. q-jq

un ■ nouvel état d'a^rpfroijnn r^+i x- , .

p.f o.\u n • I "^^'^V"^"- ^^*'^ partie de la thermolode

e^t celle qui laisse le moins à désirer

Ces phénomènes sont indépendants de ceux de l'échauffé meut ou du refroidissement, quoiqu'ils coexistent touTou^ avec eux. Quand nous échauffons une substance quelco lu 1 élévation de température est déterminée seulemen p r h portion e chaleur consommée, dont le' reste, qui IZt^ souvent la plus grande partie, insensible au tli rlmle e absorbe pour modifier la constitution physique. C'esTce n'u 'on expnme ordinairement en disant que^ceL^Hie e ha^^^^^ est devenue ..^... ; expression qu'on doit^-onser ver quoi qu elle rappelle une hypothèse sur la nature de la chaïu Te le est la loi fondamentale découverte par Bl k dwi ro servation des cas daus lesquels une moSificati:: p, y ^1' a h u sans aucun changement de température dans îe corps mo .fie. Quand les deux effets coexistent, leur décomposZ est beaucoup plus difficile à effectuer "^composition

Considérant d'abord les lois du cliangement de volume on peut établir comme vérité générale, que tous les corps hoVo gènes se dilatent par l'action de la chaleur ef «a ^V'''™^ nar 1p fmîH p^ f i f • t^naieur et se condensent

par le froid. Ce fait est vra, aussi pour les corps hétéro.^ènes tels surtout que es tissus orcr^in.cû^ i > "«^/t^* Oj,enes,

î ^'^^"^ oigamses, iorsqu on envisa-'e leurc

parties constituantes. Cette rè-le ne ^nJcr. ., " '^^^^ ^^"'^s l'p^ard fl'..n .nA .-. \^»'^"e soutfre d exception qu'à le.ard dun Ires petit nombre de substances et Seulement même dans une portion forthmiiéederécheHethermoré iZ Toutefois, le principale anomalie élant relative à 1 élu e":

:^:T:^::'rT^^^ "-^ ^^^-^^ imporLce ^uo .

qu e e u en ait pas beaucoup en physique abstraite si ce „ e i pa 1 usage que les physiciens en fo.t pour se procurer à volonté une un.té de densité. Ces anomalies, trop Tes e irop circonscrites pour infirmer la loi générale sontnA propres à décréditer toute explication . ^^'^ TJJ''

lei iptralure devrait produire une dilalalion, et chaaue dm,i nu ,on une con.rac.ion, ce c,ui es. contraire au ai s

Les solides se dilatent moins aiie Ih« n„iH» é^vation de ,en.p.rature, et T::::^^:;:]^^

lro.s états, mais aussi en employant des substances diL

rentes. L'expansion des solides s'effectue, du moins entre les limites où elle a été examinée, avec une parfaite uniformité. Nous connaissons moins le cas des liquides, si important à cause de sa liaison avec la théorie du thermomètre sans laquelle toutes les explorations thermométriques seraient très équivoques. Les expériences instituées par Dulong et Petit ont montré que dans une étendue de plus de trois cents degrés centigrades, la dilatation du mercure suit une marche exactement uniforme, c'est-à-dire que des accroissements égaux de volume sont toujours produits par des quantités de chaleur susceptibles de fondre des poids égaux de glace à zéro. C'est le seul cas pleinement établi, mais nous avons tout lieu de croire que la règle s'étend à tous les liquides. C'est dans les gaz que la dilatation s'opère avec la plus parfaite régularité. Non seulement la dilatation s'y effectue par degrés éjjaux, comme on le voit le plus souvent dans les liquides et dans les solides, mais elle alTecte tous les gaz de la même manière. Quoique les gaz diffèrent entre eux autant que les liquides et les solides, soit quant à la densité, à la chaleur spécifique ou à la perméabilité, tous se dilatent néanmoins uniformément et également, leur volume augmentant de trois huitièmes, depuis la température de la glace fondante jusqu'à celle de Teau bouillante. Les vapeurs se comportent comme les gaz, à cet égard de même qu'à beaucoup d'autres. Telles sont les lois générales de la dilatation des fluides élastiques, découvertes à la fois par Gay-Lussac à Paris, et par Dalton à Manchester.

Considérons entin les chanj^ements produits par la chaleur dans l'état d'agrégation des corps.

La solidité et la fluidité étaient autrefois envisagées comme des qualités absolues, tandis que nous savons maintenant qu'elles sont relatives, et même nous avons la certitude que tous les corps solides deviendraient fluides, si nous pouvions produire en eux une chaleur suffisante sans les exposer à une altération chimique. En sens inverse, on supposait autrefois que les gaz devaient conserver leur élasticité, à quelque degré de refroidissement ou de pression qu'ils fussent soumis. Depuis, Bussy et Faraday ont montré que la plupart d'entre eux deviennent liquides auand on les saisit à Télat naissant, el il y a tout lieu de penser que, par une combinaison con-

TBERJIOLOGIE. gg,

venable de froid et de pression, on pourrait encore les HoÛp

LT; ;; T ''""' :' ""' '"•^'■"«'^-' développés ofe cela les diverses substances ne se distinguent Z parK.r ferentes parties de l'échelle thermomélriano S quelles correspondent leurs états suc" ^ so de ,?'' h"'" gazeux. Mais celte simple iné^-aliié nVn ' ? ' ^""'^ ^' un caracére fort important u^n l^r/SéTa""'" autre propriété fondamentale de chaoue^ 1? , ."'""'*

est la relation la -noins obscurre ^ „' t'able' its""' étant en général moins denses que les «Zdel?, ' ^'^ les solides. Mais il y a des exœp. io s ^ s „o abrd" T second cas ; et on en aurait constalé peut-êîre dt ! ? ' si les gaz avaient pu être observés dan. L ?• ^''""'''

fisammen. variées' surtout Teîale e" ,tl 'irrOuT; aux trois étals d'une même substance il v l, ^ "'

des, sauf quelques anomalies très rirpc t^ , ^

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ont ete ramenés par l'illustre Black à une ^vandlÙTT

quelconque absorbe toujours une quanti e ' I al'ur plu Tu .noms nolable sans élever sa lempéralure ; land «uet nas sage inverse détermine un dégagement de haleur ex" c eme„; correspon ant à cette absorption. Ces dégagements e ces I sorpuons de chaleur sont, après les phénomènes ch m' ut' les pnncpales sources de la chaleur et du froid. LesTi' d ; ne vaponsatmn.rendue artinciellemen, très rapide a obi es plus asses températures que nous connaissions, i'i u ^s philosophes naturels ont même pensé que la chaleur si /hnT damment dégagée dans la plupart d2s fortes ombal"

'iTruZ."''?"" "" ''' '''^'^ changements ^a i I L% . «••d'nairement. Celte opinion, quoique vnie

à égard d un grand nombre de cas, est con. édite par . ri d exceptions pour ê.re érigée en principe général ^

^ous en avons mainlenant terminé avec la'.hermolo^ie physique Mais je crois devoir classer à la sui.e 1' 2 d ! lois relatives à la formation et à la tension des vapeurs qui en

If

if

est un appendice, et, par suite, rhygrométrie. Celle théorie est, en effet, le complément nécessaire de la doctrine des changenjents d*élat: c'est donc ici la place qui lui convient.

Avant Saussure, Tévaporation était regardée comme un effet chimique qu'on attribuait à Faction dissolvante de l'air sur les liquides. Ce physicien a montré que l'action de Tair était, au contraire, un obstacle à Tévaporation, excepté dans le cas du renouvellement de l'atmosphère. La preuve en est fournie par la formation de vapeurs dans un espace circonscrit.Saussurea trouvé alors qu'en un temps donné, à une température déterminée, dans un espace défini, la quantité et Télasticilé de la vapeur élaient toujours les mêmes, que cet espace ait été vidé d*air ou rempli d'un gaz quelconque. La masse et la tension de celle vapeur croissent sans cesse avec la température, sans qu'il paraisse toutefois exister aucun degré de froid susceplible d'annuler complètement ce phénomène, puisque la glace ellemême produit une vapeur appréciable à nos procédés très délicats d'observation.

On ignore suivant quelle loi l'accroissement de la température accélère Tévaporation, du moins tant que le liquide reste au-dessous de son terme d'ébullition. Mais les variations qu'éprouve l'élasticité de la vapeur produite ont été étudiées avec succès.

Un point de départ commun à tous les liquides rst le point d'ébullition. A ce moment, la tension croissante de la vapeur formée est devenue égale à la pression atmosphérique ; ce qui peut être vérifié par l'expérience directe. Partant de ce point, Dallon a découvert l'importante loi que les vapeurs de tous les divers liquides ont des tensions constamment égales entre elles, à des températures équidislantes des termes d'ébullilions correspondants, quel que soit d'ailleurs le sens de la différence. Ainsi, rébullition de l'e.au ayant lieu à 100 degrés, et celle i!e l'alcool à 80 degrés, les deux vapeurs, qui ont alors la même tension égale à la pression atmosphérique, auront encore des élasticités égales, d'ailleurs supérieures ou inférieures à la précédente, quand on fera varier leurs deux températures d'un même nombre de degrés. Les nombreux liquides qu'on a découverts depuis que cette loi est connue, tendent tous à la confirmer. Il rerait très désirable de

TIIERMOLOGIE. 233

pouvoir saisir une harmonie entre les températures d'ébullition des différents liquides et leurs autres propriétés, mais cela reste a faire, et ces températures semblent tout à fait incohérentes, quoiqu'il y ait lieu dépenser qu'il n'en est pas ainsi.

n est évident que cette loi de Dalton simplifie ù un très haut desré la recherche du mode suivant lequel la tension des vapeurs varie d'après leur température, puisque l'analyse de ces variations dan. une vapeur suffit pour les connâîtr ans tou es les autres. Les expériences entreprises à cet effet plr I)alton et ses successeurs n'ont pas pleinement établi la rè^^le de proportion entre la tension et la température; mais une loi empirique, proposée par Dulong, a correspondu jusqu'ici à J ensemble des observations. Toutes les déterminations ap^n delà 01 rationnelle ont été infirmées par l'expérience. L étude de 1 équilibre hygrométrique entre les corps humi . des paraît un prolongement naturel de la théorie 7 é^ Z^ ration. Nous devons à Saussure et Deluc un instrument ïès précieux pour celle recherche ; mais nous n'avons que des nouons t.es vagues sur les lois qui régissent un tel éq b La prévision qui, en tout genre, donne la mesure de la science, est jusqu'à présent à peu prés nulle à l'éga d de hygrométrie. Le petit rôle qu'elle joue dans l'ensemb t des phénomènes de la nature inorganique est sans doute eau e du peu a'intérêtque son étude inspire aux physicien M s nous reconnaîtrons dans la suite sa haute imporLnce dan phénomènes vitaux. Selon M. de Blainville, Taction hy'ro

de la nulrition des corps vivants, comme la capillarité y est le germe des plus simples mouvements organique D'après clla

z::t^''' ' 'V'''''^'^' ^- i'ii-ométr^:::^

négligée. ( est un exemple parmi tant d'autres des désavan

T Z1\T '' '''"""^" ''''''^' ''' philosophes na : rels. Dans le cas qui nous occupe, deux études importantes

que les physiciens seuls peuvent perfectionner, se' r uvem

ont'^nTurr^r^ ^^^r-^ '^"^ ^^^^^^^^ ^^^^^^^

concerne un aulre domaine de la science

L'ensemble de ces considérations suffira j'esnère à cir.r-

enser le véritable esprit de la Ihermolog . I s voyo s a"

l.a,son rafonnellc des d.vers ordres de recherches auiT "om-

Kl

posent, le degré de perfection où cliacun d'eux est aujourd'hui parvenu, et Jes lacunes qui restent à remplir. Un grand progrès a été fait quand, par le génie de Fourier,la partie la plus simple et la plus fondamentale des phénomènes de lachaleura pu être ramenée à une admirable théorie mathématique.

SECTION III Relation de la thermolojîic avec l'analyse.

La théorie mathématique se rapporte aux phénomènes de la première classe, où l'égalité de chaleur se produitenlre les corps, à distance ou au contact, et non à ceux de la seconde classe dans lesquels la constitution physique est altérée par la chaleur. Ce n'est que par une investigation indirecte que nous pouvons apprendre comment la chaleur introduite dans un corps par sa surface se propage dans sa masse, de manière à assigner à chaque point, pour un instant désigné, une température déterminée; ou, en sens inverse, comment celte chaleur intérieure se dissipe par une déperdition à travers la surface. Comme l'exploration directe ne peut servir ici, nousresterions dans l'ignorance à cet égard si Fourier n'avait pas prêté à l'observation le secours de l'analyse, et découvert ainsi les lois qui président à ces phénomènes. La perfection avec laquelle cela a été accompli ouvre un champ si vaste d'exploration et d'application, elle unit si intimement l'abstrait et le concret et constitue un si pur exemple de la méthode positive, que les générations futures donneront probablement à cette œuvre de Fourier la seconde place comme création mathématique, la première appartenant à la théorie de la gravitation. Beaucoup de contemporains se sont empressés de parcourir cette nouvelle carrière, mais la plupart n'ont vu en ces recherches qu'un nouveau champ d'exercices qui n'ajoute rien à nos connaissances effectives; et peut-être les travaux de M. Duhamel sont-ils jusqu'ici les seuls qui aient apporté une extension réelle à la théorie de Fourier, en perfectionnant la représentation analytique des phénomènes Ihermologiques.

D'après le plan de cet ouvrage, nous ne devons pas abandonner les limites de la philosophie naturelle pour entrer dans les considérations concrètes de l'histoire naturelle, les sciences secondaires n'étant qu'une dérivation des sciences

THERJIOLOGIE. ggc

fondamenlales. C'est donc nous départir de la règle que nous nous sommes imposée que d'exposer l'importante théorie des températures terrestres. Cependant cette application si importante et SI difficile de la thermologie mathématique forme une partie si intéressante de la doctrine de Fourier, que je ne puis résister au désir d'en donner au moins une idée

Températures lerrestrcs.

Le température de chaque point de notre globe est due abstraction faite des influences locales ou accidentelles àl'ac tion des trois causes générales et permanentes, diversement combinées : 1« la chaleur solaire, afl-ectant inégalement les diflerents licu.v, et assujettie à des variations périodiques- 2° la chaleur intérieure propre à lalerre depuis sa formation comme planète; et 3» l'état thermoméirique de l'espace occupé par le système solaire. La seconde cause sst la seule qui agisse sur tous les points du globe; l'influence des deux autres est limitée a la surface. L'ordre suivant lequel elles nous ont été dévoilées, est celui dans lequel on les trouve énumérées ici Avant Fourier, ces phénomènes étaient regardés comme devam être uniquement attribués à l'action solaire, tant le sujet avait été, jusqu'alors mal étudié. L'opinion d'une chaleur centrale était, à la vérité, très ancienne; mais cette hypothèse adoptée ou rejetée sans motifs suffisants, n'avait aucune consislance scientifique, la discussion n'ayant jamais porté sur la part que cette chaleur originaire pouvait avoir aux variations thermologiques de la surface. La théorie de Fourier a fourni la preuve mathématique qu'à la surface les températures seraient extrêmement différentes de ce qu'elles sont soit quant a leur degré,soit quanta leur proportion mutuelle, si le globe n'était pas pénétre d'une chaleur propre, indépendante de 1 action du Soleil; chaleur qui tend à se perdre à travers la surlace par son rayonnement vers les planètes, quoique l'atmosphère dmve ralentir beaucoup celte déperdition. Cette chaleur originaire contribue directement très peu aux températures superficielles; mais, sans elle, l'influence solaireserait presque entièrement perdue dans la masse totale du globe • et

et elle empêche, par conséquent, les variations périodiques de température de suivre d^autres lois que celles qui résultent de rinfluence solaire. Très près de la surface, la chaleur centrale devient prépondérante, ce qui arrive plus tôt dans les parties les plus rapprochées de l'équateur; et elle règle exclusivement les températures avec une fixité rigoureuse, en proportion de la profondeur.

Quanta la troisième cause, personne jusqu'à Fourier n'en avait conçu la pensée. Il avait coutume de donner, dans une forme simple et saisissante, les résultats de ses recherches en disant que si la Terre, quand elle a quitté une partie quelconque de son orbite, laissait derrière elle un thermomètre, cet instrument en le supposant soustrait à l'influence solaire, ne pourrait pas baisser indéfiniment; son niveau s'arrêterait cà un certain point qui indiquerait la température de l'espace où nouscirculons. C'est une manière de dire que la marche des températures à la surface de notre globe serait inexplicable, même en ayant égard à la chaleur intérieure, si l'espace ambiant n'avait point une température déterminée, qui doit différer très peu de celle que nous trouverions aux pAles si nous pouvions l'évaluer avec précision. Il est remarquable que, des deux causes thermologiques nouvelles découvertes par Fourier, l'une soit susceptible d'être observée directement à l'équateur, et l'autre aux pôles; tandis que, sur tous les points intermédiaires, notre observation a besoin d'être dirigée et interprétée par l'analyse mathématique.

Quoique celte difficile recherche soit encore bien nouvelle, ses progrès ne dépendent que de la perfection des observations dont la théorie de Fourier a nettement tracé le plan. Quand les données du problème (le\^«ndroni mieux connues, cette théorie nous permettra de saisir quelques indications précises sur l'ancien état thermologique de notre globe en même temps que sur ses modifications futures. Nous avons déjà appris un fait d'une haute importance: nous savons que l'état périodique de la surface terrestre est devenu essentiellement fixe et ne peut éprouver que des changements imperceptibles, par le refroidissement continu de la masse intérieure, dans la suite des siècles à venir.

Ce résumé rapide suffira pour montrer quelle consistance

TflERMOLOGIE.

scientifique ont donné les travaux d'un homme de ^îénie à cette partie fondamentale de l'histoire naturelle, qui^, avant Fourier,neconsistaitquendes opinions vagues et incohérentes d ou ne pouvait résulter aucune exacte vue générale