III. Équivalent mécanique de la chaleur
On conçoit que ce genre d'expériences ait pu conduire à un nombre mesurant la quantité de travail qui peut être convertie en une calorie. Les nombres obtenus par divers physiciens, à l'aide de diverses méthodes, diffèrent peu les uns des autres, et peu de ceux qu'on obtient en observant d*autres modes de production de la chaleur par le travail, tel que le choc des corps. Les différences sont dues à l'incertitude des observations, et à une complication de circonstances qu'il est souvent impossible d'éviter, et dont il est difûcile de tenir compte avec une précision suffisaitte.
La comparaison de tous ces nombres permet d'adopter un nombre limite, qui représente la véritable quantité de travail correspondant à une calorie, et qui suppose la conversion opérée dans les circonstances les plus simples. On appelle ce nombre équivalent mécanique de la chaleur. Sa valeur provisoire est 425 kilogrammétres.
On doit naturellement se demander si le principe réciproque du précédent est vrai ; si la chaleur peut être convertie en travail, de même que nous venons de voir le travail convertible en chaleur.
Tout le monde sait que la chaleur sert à mettre en mouvement les machines à vapeur, qu'un corps qui se dilate en s'échauffant peut surmonter la ré-
dstance d'un obstacle; qu'un solide fond, qu'un li- |uide se vaporise par l'action de la chaleur. Tous îes effets sont des exemples de travail résistant )roduit. Avec une machine à vapeur nous élevons m fardeau ; le poids de ce fardeau multiplié par ;on élé.vation donne la mesure du travail gagné ; de *aîr renfermé dans une vessie close et échauffé ïcarte les parois de l'enveloppe, et par conséquent lurmontc la résistance de l'atmosphère, qui est de l kilogramme environ par centimètre carré de surface ; si chaque centimètre de la vessie est écarté le 1 centimètre, on a un travail gagné, mesuré par j^ de kilogrammètre ; si la surface totale delà vessie a 1000 centimètres carrés, le travail total est da 10 kilogrammètres. Enfin dans la fusion et la vaporisation les molécules sont séparées les unes des autres, l'attraction moléculaire agit comme résistance, de même que la pesanleur quand on élève un poids ; ces opérations constituent donc encore du travail gagné.
Il est donc certain que la chaleur sert à la production du travail; mais cela ne nous autorise pas à dire que la chaleur est convertie en travail. Pour que cette assertion soit légitimée, il faut prouver que la chaleur est réellement anéantie, lorsque le travail mécanique est gagné.
Tel est justement le fait démontré expérimentalement par M. G. A. llirn, dès 1856^; il n'est pas
« Bulletin 153 de la Société industrielle de Mulhouse. —Exposition de la Théorie mécanique de la chaleur, Paris, 1862.
plus contestable aujourd'hui que le précédenf.
M. Hirn a expérimenté sur la machine à vapeur: la filature de la maison Haussmann, Jordan, Him et C*% au Logelbach (Haut-Rhin), est devenue le foyer de recherches scientifiques remarquables, qui ont valu à leur auteur une réputation européenne. Hommage soit rendu à l'homme dont l'esprit sait résister aux agitations d'une grande entreprise industrielle, et se livrer, aux heures de loisir, aux nobles spéculations qui font la véritable grandeur de l'humanité !
L'usine est le laboratoire; des machines de 100 chevaux-vapeur sont les instruments : on mesure le poids de charbon consumé sur la grille de la chaudière ; on en déduit par le calcul la quantité de chaleur donnée à l'eau et à la vapeur. On mesure le poids, la température de l'eau injectée dans le condenseur ; le poids et la température de l'eau qui sort du condenseur, et qui provient de la précédente et de la vapeur liquéfiée après son passage dans le cylindre de la machine. Ces mesures Sffvent à calculer la chaleur dégagée pendant la liquéfaction de la vapeur ; on fait les corrections nécessaires pour tenir compte de toutes les circonstance;; accessoires qui accompagnent cette expérience gigantesque, et finalement on a deux nombres de calories, l'un mesurant la chaleur prise au foyer par un kilogramme de vapeur, l'autre la chaleur restituée dans le condenseur par le même poids de vapeur. Quel rapport présentent ces nombres?
11 y a quelques années un savant eût répondu rès-probablement : Ces deux nombres sont égaux, -l'état de la science autorisait cette réponse.
Eh bien, M. Hirn trouve que le premier est plus ^nd, toujours plus grand que le second.
D'autre part, on mesure lé travail utile produit par la machine ; on calcule le travail qui provient du passage dans la machine du kilogramme de vapeur ; on trouve que ce travail est toujours proportionnel à la différence des deux nombres de calories.
Donc il y a disparition de chaleur lorsque la chaleur sert à produire du travail, et Ton peut dire ju'elle est convertie en travail dans la machine à sapeur.
Voilà un nouveau principe introduit dans la K^ience. L'expérience d,e M. Hirn en est la première lémonslration éclatante, et, depuis, toutes les objervations la confirment et nous autorisent à énoncer comme une vérité physique la loi suivante :
Lorsque la chaleur est employée à produire du trajaily à laide d'un corps quelconque^ ily a disparition Vune quantité de chaleur proportionnelle au travail froduit ; à chaque calorie disparue correspondent t25 kilogrammètres gagnés.
Les deux principes que nous avons formulés se ésument dans un principe unique, plus général : a chaleur et le travail mécanique sont des quantités 'quivalentes.
