LA CHALEUR EST UN MODE DE MOUVEMENT

été soupçonnée depuis longtemps: mais il était réservé à notre époque de la faire passer de l'état de vague hypothèse à 1 état de théorie démontrée et vérifiée par l'expérience. C'est au docteur Mayer, de Heilbronn, petite ville d'AlUmagne, que revient l'honneur d'avoir le premier nettement formulé la théorie, et d'en avoir développé les conséquences : dès i8i2, il calculait V équivalent mécanique àe la chaleur, qu'un physicien anglais, M. Joule, déterminait de <on coté une année plus tard, sans connaître les travaux du médecin allemand. Les noms de plusieurs autres physiciens se rattachent à l'élaboration de cette théorie importante : il nous suffira de citer ceux de MM. Regnault et Hirn en France. Clausius en Allemagne, Thomson et Rankine en Angleterre. Essayons de donner une idée de ce qu'on entend par Yéquivalent mécanique de la cltaleur^ et des expériences qui ont permis de mesurer cet équivalent.

Rappelons d'abord ce qu'en mécanique on entend par travail dynamique. Ouand une pui^^auce est employée, sur une machine en mouvement, à vaincre une résistance à laquelle elle fait équilibre, il est prouvé qu'il y a toujours égalité entre les produits qu'un obtient en multipliant, d'une part, la puissance par le chemin que parcourt son point d'ajqdication • et de l'autre, la résistance par le chemin que parcourt aussi le point d*application de cette dernière. Par exemjile, si une puissance évaluée à 10 kilogrammes fait équilibre à une résistance de 30 kilogrammes , et que le chemin parcouru par celle-ci suivant sa direction soit de I mètre, le chemin parcouru par la puissance pendant le même temps s#.'ra ^i mètres. 11 y aura égalité entre les deux produits lO x -3 et 30 x 1. Un donne le nom de travail a chacun de ces |»roduits: le premier est le trm'ail moteur, et le second le tnimil résiliant . On est coovenu de prendre pour unité de travail, ou unité dvnamiquCy le travail dévelo|q»é f»ar rélévati'»n à I mètre de hauteur d'un poids de 1 kilogivinjme. Cest c«;tte unité qu'on désiime sous le nom de kilo^mmnœtre. D'une part, nous avons ru que les quantités de chaleur s'évaluent en calories, en euten-

dant par calorie la chaleur Décessaire pour élever de 0* à 1 Veutigrade la température de 1 kilogramme d'eau. Le problème que se posèrent les physiciens dont nous venons de citer les noms était celui-ci :

Déterminer par l'expérience et par le calcul le nombre de kilogrammes que produit la dépense d une calorie, ou, ce qui revient au même, le nombre de kilogrammètres nécessaires pour engendrer la quantité de chaleur que renferme une calorie. C'est ce nombre que Mayer a nommé Véquivalent mécanique de la chaleur.

Toutes les expériences qui ont eu pour objet la détermination de ce nombre important consistent essentiellement à produire une certaine quantité de chaleur à l'aide d'une action mécanique, et à mesurer avec soin d'une part la chaleur engendrée, d'autre part le travail dynamique dépensé dans l'opération , en tenant compte , bien entendu , des perles de chaleur ou de travail. Voici diverses expériences dues à Joule.

Il comprimait de l'air, à l'aide d'une pompe foulante, dans un vase métallique plongé dans l'eau d'un calorimètre. Après un nombre déterminé de coups de piston, la pression de l'air ayant atteint un certain nombre d'atmosphères, il observait l'élévation de température de l'eau, et en déduisait la quantité de chaleur cédée à ce liquide. L'échaufFement n'étant pas dû tout entier à la compression de l'air, mais aussi au frottement du piston, il recommençait l'opération en laissant communiquer le récipient avec l'atmosphère, c'est-à-dire sans comprimer l'air. La chaleur produite par cette opération nouvelle était celle due au frottement dans la première opération. Joule trouva, en employant celte méthode, 444 kilogrammètres pour l'équivalent mécanique de la chaleur.

En faisant tourner une roue à palettes dans l'eau ou dans le mercure (fig. 330), le même phy&icien observait l'élévation de température du liquide, et pouvait pareillement en déduire le nombre de calories créées par le frottement. D'autre part , il mesurait aisément le travail dépensé pour obtenir le mouvc-

EgUlVALENT MECANIQUE DE LA CHALEUR. 557

meut de rotation. Ce mouvement étant obtenu par la chute de detix poids enroulés, à Faîde duo double cordon, d'un coté à l'axe des palettes, de l*autre à deux poulies > le travail dépensé était égal au produit des deux poids par la hauteur de chute de chacun d'eux. Joule trouva par celle méthode le nombre de 432 kilogrammètres.

Eu résumé, il résulte d'un assez grand nombre d expériences faites par divers physicieus, que Téquivalent mécanique de la chaleur est environ 425 kilogramîuùtres* Cela revient à dire, d'après la délîniliun donnée [dus liant, (jne la quantité de

flg. 330. — ExpéncDce de Joule. Détermiiiatioa 4e réqinvajGOt mécanique de k chaleur.

chaleur nécessaire pour élever d'un degré centigrade la température d*un kilogramme d'eau y est susceptible, si ou la dépense loul entière, d'élever un poids de 42*i kilogrammes à I mètre de hauteur. Réciproquement, quand un travail dynamique égal k i2r> kilogrammètres se transforme cnnipléleinent en chaleur, la chaleur produite est capable d élever de l*la température dun kilogramme d'eau.

Ainsi la transfurmation do la force mécanique en chaleur et de la chaleur en force raécaidquc est désormais un lait

juis à la science; fait capital qui jette un grand jour sur la nature de la cause à latpielle il faut attribuer les phénomènes que nous avons étudiés dans ce quatrième Livre. L'élude des

lois de la chaleur rayonnante nous avait déjà conduit à assimiler les ondes calorifiques aux ondes lumineuses, et à regarder la chaleur elle-même comme produite par certaines vibrations de Téther. En pénétrant à l'intérieur des corps, il est probable que la chaleur communique à leurs molécules certains mouvements qui, transformés de diverses manières, tantôt changent le volume des corps, tantôt modifient leur état physique, tantôt enfin produisent des efl'ets plus intimes, de nature à changer le mode d'association des atomes élémentaires. Ce sont ces mouvements enfin qui, en se propageant dans nos organes, nous donnent la sensation de la chaleur.