SADI CARNOT : SON ŒUVRE

Héftexionê sur la puissance motrice du feu. — Travaux de M. Clausius. — Notes inédites de S. Garnot. — L'expérience et la théorie.

Nicolas-Léonard-Sadi Carnot naquit le i®' juin 1796, au petit Luxembourg, qu^habitait alors son père, comme membre (iu Directoire. Entré à TÉcole Polytechnique à Tâge de 16 ans, il fut classé dans le service du Génie, qu'il quitta en 1828. Malade vers la fin de juin i83a, Sadi Camot fut enlevé en quelques heures, le 24 août iSSa, par une attaque de choléra.

L'Ouvrage de Sadi Carnot, publié en 1824, à Paris, chez Bachelier, a pour titre :

Béflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance.

Les extraits suivants indiquent le but de TOuvrage :

« Malgré les travaux de tous genres entrepris sur les machines à feu, malgré Tétat satisfaisant où elles sont aujour-

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d*hui parvenues, leur théorie est fort peu avancée, et les essais d'amélioration tentés sur elles sont encore dirigés presque au hasard.

» On a souvent agité la question de savoir si la puissance motrice de la chaleur est limitée ou si elle est sans bornes; si les perfectionnements possibles des machines à feu ont un terme assignable, terme que la nature des choses empêche de dépasser, par quelque moyen que ce soit, ou si, au contraire, ces perfectionnements sont susceptibles d^une extension indéfinie. On a aussi cherché longtemps, et Ton cherche encore aujourd'hui, s'il n'existerait pas des agents préférables à la vapeur d'eau pour développer la valeur motrice du feu; si l'air atmosphérique, par exemple, ne présenterait pas, à cet égard, de grands avantages. Nous nous proposons de soumettre ici ces questions à un examen réfléchi. »

En examinant la production du mouvement dans la machine à vapeur, Sadi Carnot formule la proposition suivante :

« La production de la puissance motrice est donc due, dans les machines a vapeur, non à une consommation réelle de calorique, maà à son transport d'un corps chaud à un corps froid^ c'est-à-dire à son rétablissement d'équilibre, équilibre supposé rompu par quelque cause que ce soit, par une action chimique, telle que la combustion, ou par toute autre. Nous verrons bientôt que ce principe est applicable à toute machine mise en mouvement par la chaleur. i>

Sadi Carnot introduit la considération du cercle d'opérations, que l'on désigne aujourd'hui sous le nom de cycle de Carnot, En faisant intervenir l'impossibilité du mouvement perpétuel, il arrive à cette proposition générale :

« La puissance motrice de la chaleur est indépendante des agents mis en œuvre pour la réaliser; sa quantité est fixée uniquement par les températures des corps entre les-

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queb se fait, en dernier résultat, le transport du calorique. »

Sadi Carnot ajoute, en note :

a Nous supposerons implicitement, dans notre démonstration, que lorsqu^un corps a éprouvé des changements quelconques, et qu'après un certain nombre de transformations il est ramené identiquement à son état primitif, c'est-à-dire à cet état considéré relativement à la densité, à la température, au mode d'agrégation, nous supposerons, dis-je, que ce corps se trouve contenir la même quantité de chaleur qu'il contenait d'abord, ou, autrement, que les quantités de chaleur absorbées ou dégagées dans ses diverses transformations sont exactement compensées. Ce fait n'a jamais été révoqué en doute ; il a d'abord été admis sans réflexion et vérifié ensuite, dans beaucoup de cas, par les expériences du calorimètre. Le nier, ce serait renverser toute la théorie de la chaleur à laquelle il sert de b^se. Au reste, pour le dire en passant, les principaux fondements sur lesquels repose la théorie de la chaleur auraient besoin de l'examen le plus attentif. Plusieurs faits d'expérience paraissent à peu près inexplicables dans l'état actuel de cette théorie. »

La proposition générale, énoncée plus haut, conduit Sadi Carnot à des recherches sur les fluides aériformes, recherches qui mènent d'ailleurs à de nouveaux résultats sur la puissance motrice de la chaleur, et donnent les moyens de vérifier, dans quelques cas particuliers, la proposition fondamentale.

Dix ans après la publication de l'Ouvrage de Sadi Carnot, en 1834, Clapeyron a donné, dans le Journal de VÉcole Po- La Thermodynamique. \i

ly technique (t. XIV), un Commentaire analytique des idées de Sadi Carnot. C^est dans ce travail que se trouve exposé le mode de représentation du travail, si souvent employé depuis : la première notion de ce mode de représentation remonte à remploi de l'indicateur de Watt.

Entre les années i%t\i et 1849 se placent des travaux très importants sur la théorie de la chaleur : les recherches de Mayer, de Colding et de M. Joule sur Téquivalent mécanique de la chaleur, le Mémoire de M. Helmholtz, sur la Conservation de la Jorcc ou, plus exactement, de la force vive. Ces recherches très importantes ont été effectuées dans une direction très différente de celle des recherches de Sadi Carnot.

C'est seulement en 1849 ^"® ^' W* Thomson reprit les idées de Carnot (*). Il se place au point de vue de Carnot; il admet que la chaleur peut effectuer un travail sans diminuer de quantité. M. W. Thomson cite une difficulté à propos de ce principe, et il ajoute : « 11 semble que toute difficulté disparaîtrait si Ton abandonnait Taxiome fondamental de Carnot; manière de voir qui est vivement soutenue par M. Joule.» Mais il ajoute aussitôt : n Mais, si nous agissions ainsi, nous nous trouverions en présence d'autres difficultés sans nombre, qu'il serait impossible de surmonter sans expériences nouvelles et sans une transformation radicale de la théorie de la chaleur. C'est, en réalité, Texpérience à laquelle nous devons nous reporter pour savoir s'il est possible de confirmer le théorème de Carnot et d'expliquer la difficulté que nous avons rencontrée, ou bien s'il faut transformer entièrement les fondements de la théorie de la chaleur. »

(*) Transactions of the lioyal Society of Edinburgh, vol. XVI, p. 541.