FIN DU SUPPLEMENT
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DE
Quelque puissans et variés que soient dëja les moteurs qui , dans leur état actuel, constituent les machines à vapeur, ils sont loin de pouvoir satisfaire aux besoins toujours croissans de la moderne industrie. D'une part, des forces supérieures à celles que donnent aujourd'hui ces machines, sont demandées dans plusieurs branches industrielles , principalement dans la navigation , où remploi actuel de la vapeur est encore trop limité et par conséquent trop peu productif; et de Tautre part, des applications moins étendues que celles qu'offrent aujourd'hui ces méines machines, sont demandées, non seulement dans la plupart des arts industriels, mais encore dans un grand nombre d'usages domestiques. De plus , le volume , le poids , la complication , et surtout la cherté des machines à vapeur, telles qu'on les construit actuellement, les rendent impropres à offrir à l'industrie tous les secours mécaniques dont elle a déjà besoin de nos jours, et dont la sphère augmentera indéfiniment.
C'est cette manifeste insuffisance des machines à vapeur, dans leur imperfection actuelle, qui, récemment, a fait rechercher de nouveaux moteurs^ plus puissans et plus maniables que ne paraissent Tétre ceux que fournit la vapeur. Et cependant, quelle est la force mécanique que la vapeur d'eau ne puisse développer? Et quel est l'agent mécanique qui, sous le point de vue d'éco* nomie, puisse être procuré à meilleur mardié? — Ce qui manque ici, c'est le vrai mode de produire et de fieiire agir cet universel agent physique , c'està-dire qu'il ne manque proprement que la vraie* machine a vapeur.
Or, c'est de cette véritable machine à vapeur, ou plutôt de ses différens systèmes que nous annonçons, non seulement la découverte, mais de plus la prochaine exploitation publique , aussitôt que , conformément aux lois , leur propriété industrielle sera garantie à Fauteur par des brevets de l'autorité politique. — Dans cette destination légale, nous ne pouvons naturellement faire connaître ici , ni la construction de ces vrais systèmes de machines à vapeur, ni même le mode extraordinaire suivant lequel la vapeur se produit et agit dans ces nouvelles machines. Tout ce que nous pouvons faire dans la présente Introduction , c'est de faire savoir que ces machines forment , d'après des règles scientifiques, deux systèmes distincts, et de caractériser ces systèmes en signalant au moins leurs principes et leurs résultats.
A cette fin , nous devons rappeler ce que nous avons déjà établi , dans nos autres écrits, concernant cette sorte de productions ou de créations intellectuelles de l'homme. — Nous dirons donc que, dans tout système de réalités créées, il y a toujours et nécessairement certaines lois qui régissent cet ordre de réalités, et qui, pour ainsi dire, servent de base à Texistence même de ces réalités; et de plus, qu'il y a toujours, quoique par pure contingence, certaines combinaisons par lesquelles Thomme peut , et doit même souvent , compléter ce système de réalités créées. Or, la connaissance de telles lois fondamentales, qui servent à établir rationnellement un ordre créé de réalités , est Tobjet de la science; et la production de telles combinaisons humaines, qui servent en quelque sorte à accomplir cet ordre de création, est Tobjet de l'art. — Ainsi, dans le système de réalités qui forme ce qu« Ton nomme phénomènes mécanù/ues, phénomènes qui nous intéressent ici spëcialeiaent , il y a, d'abord., une science de la 'mécanique, qui a pour objet les lois servant à établir l'existence même de ces phénomènes, telles que sont les lois des forces motrices, impliquées dans le mouvemmit de la matière, et par conséquent les lois de l'équilibre de ces forces; et il y a, de plus, un art de la mécanique, qui a pour objet les com* binaisons que rhomme peut faire de ces phénomènes .pour atteindre des buts mécaniques, créés par lui au-delà de ce qui existe déjà réellement.
Mais , cet art mécanique , sUl ^t purement empirique , comme il Test commu* némentchez les mécaniciens pratiques, est aveugle, parce qu'il n'a pas ^ers des principes à priori, qui puissent servir à le diriger. — C'est ainsi que l'art des machines à vapeur, n'ayant jusqu'à ce jour aucune direction vraiment scientifique, est resté entre les mains des mécaniciens pratiques; et ne pouvant alors recevoir que des améliorations négatives, pour .éviter les inconvéniens que l'expérience signalait progressivement, cet art dut demeurer dans l'enfance, où il est encore aujourd'hui, et où, en désespoir d'une perfection définitive, il dut finir par faire supposer q^e la vapeur d'eau n'est pas le meilleur moteur que l'on puisse avoir. — On conçoit, en effet, que s^il doit se trouver, dans chaque système de réalités créées , des lois fondamentales qui servent à établir l'^atence même de ces realités, et qui, comme .nous venons de le dire, sont l'objet de la science de cet ordre de réédités créées , ntdie combinaison de ces mêmes réalkés , feite par l'homme dans des vues nouvelles et propres à lui, <ne saurait aveir lieu que d'après ces lois fondamentales , quoiqu'il soit manifeste également que c^s corabineîsoBS purement humaines, qui dépassent ainsi la sphère de la créadon réelle et existante, doivent, à leur tour, recevoir un caractère spécial, dépendant du mode et de l'étendae de la raison de l'iiomme. U s'ensuit nécessairen^nt que , dans toute science , portant sur un ordre quelconque de réalités créées , il y a, d'abord, les leîs fondamentales pures, qui sont données avec la acéatiem. ntéme de ces réalités existantes , et il y a , de phis , des modifications hamaines de ces lois fondamentales, modifications par lesquelles lliomme opère de nou-
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Tellet combmaiÀons de ces réaUcés existâmes, et dépasse ainsi, par lapplication de sa propre raison, cet ordre de créationi Oit, les lois fondamentales pures, qui sont (kos Tuni^ers en vertu de sa création primitive , forment , dans chaque science, la théorie d^un tel ordre de réalités^ et les modifications humaines de ces lois fondamentales., qui sont introduites dans- Tunivers par notre propre raison, p<mr en accomplir lacréation primitive, forment, dans la même science, la tbchnuc de cet ordre de réalités^
Ce peu de mots suffiront sans doute pour que Ton n'oppose plus la. pratù/ue à la théorie, comme on Ta fait jusqu'à ce jour, dans Fignorance où Ton est demeuré sur la vraie philosophie des sciences. — On voit, en effet, que la pratique, comme fonction de Tart, est opposée, non seulement à la théorie, qui n'est qu'une partie de là science, mais bien à la science toute entière, laquelle embrasse, en outre de la théorie, la* nouvelle branche que nous nommons technie, et qui seule forme, dans la science même, le vrai pendant de la théorie. On* voit de plus, par le peu que nous venons de dire, que cette nouvelle branche des sciences, leur technie, est proprement la scietice de la pratique, ou du ny>ins la direction scientifique de l'arc , sans laquelle , comme nous l'avons remarqué , l'art demeure aveugle , c'est-à-dire incapable d'aucun progrès méthodique et réel, comme nous en avons un exemple dans l'art des machines à vapeur, qui nous occupe, ici spécialement.
Nous revendiquons ainsi l'avantage d'avoir, au miheu. d'une profonde oonfursion, introduit on du moins signalé dans les sciences cette haute distinction philosophique de leur théorie et de leur technie. Et nous avons d'autant plus le droit de revendiquer cet avantage que nous avons réellement introduit cette distinction décisive dans la pltfs grande des sciences, les mathématiques, où* nous avons opéré, dans la principale de leurs branches, l'algorithmie , la séparation précise entre ses lois théoriques et se» lois techniques , et où , par cet établissement définitif de la théorie et de la ùBchnie algorithmiques, nous avons posé la. première base à la réfonne des mathématiques; réforme que nous avons même accomplie en leur donnant leur loi universelle , de laquelle dorénavant doivent être déduites toutes leurs propositions, snrtout les nouveatix procédés techniques, desquels dépendent actuellement les progrès ultérieurs et l'accomplissement de ces sciences. — En effet, dans nos ouvrages mathématiques, nous avons d'abord fixé positivement tous lès algorithmes théoriques, en joignant à ceux qui étaient déjà connus , ceux qui ne l'étaient pas encore , comme nos facultés algorithmiques, applicables à toute fonction, dont les savans ne se doutaient pas alors, et nos ordres supérieurs de sinus et cosinus, dont ils ne se doutent même pas encore aujourd'hui; et nous y avons, de plus, fixé de même, et tout aussi positivement, tous les algorithmes techniques, en y découvrant que les savans ne connaissent encore que le seul algorithme technique des séries, cette, première modification humaine du simple algorithme théorique de l'addition et de la sous-
traction, et en y découvrant de plus tous les autres algorithmes techniques, depuis nos nouvelles fractions continues jusqu'à notre loi universelle, dont dépendent aujourdliui, comme nous venons de le dire, les progrès ultérieurs et définitifs des sciences mathématiques; progrès urgens et indispensables à ces sciences, pour les arracher enfin à Timpuissance où les réduisent les savans avec leur grossier algorithme des séries, qui, comme un démenti à leurs pompeuses déclamations publiques, les empêche de donner une solution accomplie d aucun des grands problèmes de ces sciences.
Quant aux deux autres branches majeures des mathématiques, savoir, la géométrie et la mécanique, la suspension forcée de nos publications nous a privé de l'avantage de pouvoir y introduire la même réforme définitive, en y distinguant et complétant aussi toutes leurs lois théoriques et toutes leurs lois techniques, comme nous Favons fait dans la première et principale branche des mathématiques, dans Talgoritbmie. — Toutefois, pour ce qui concerne la géométrie, dans le tableau architectordque des mathématiques, qui est annexé à notre Tntro» duction à la Philosophie des Mathématiques, et qui présente la génération absolue de ces sciences d'après la loi de création elle-même, comme nous lavons dit dans notre Prodrome du Messianisme, les différentes branches, théoriques et techniques, qui constituent la géométrie, se trouvent fixées suffisamment pour que la réforme de la géométrie, en Tenvisageant sous ce haut aspect philosophique, doive être considérée comme étant de même, sinon accomplie, du moins établie déjà positivement. — Enfin, pour ce qui concerne la mécanique, la présente Introduction à nos nouveaux systèmes de machines à vapeur nous offre l'occasion de dire aussi quelques mots sur la technie de cette troisième branche des mathématiques; technie qui, diaprés ce que nous avons appris plus haut, devait nécessairement présider à la création de ces nouvelles machines.
Or, pour ce qui concerne ainsi la mécanique, il faut savoir, avant tout, que, d'après les trois modes distincts de la construction mécanique de la matière, dans ses états de solidité, de liquidité, et de gazéité, la science de la mécanique se divise en trois parties pour former séparément la mécanique des solides, la mécanique des liquides, et la mécanique des gaz. De cette manière, la théorie et la technie doivent pouvoir s'établir séparément dans chacune de ces trois parties de la mécanique, en tant que, dans chacune de ces parties, il existe réellement des combinaisons de leurs phénomènes , propres à donner des résultats nouveaux et conformes à des buts étrangers, fixés par l'homme. Et ce sont précisément ces combinaisons libres des phénomènes mécaniques qui forment ce que l'on nomme MACHINES. — Ainsi, la technie de la mécanique, dansées trois parties distinctes, ne peut être rien autre que la fixation des principes ou des lois spéciales que suit la construction des machines dans chacune de ces trois parties de la mécanique. Et lorsque ces lois techniques peuvent elles-mêmes être réalisées matériellement, ou du moins considérées dans leur application matérielle, elles cou-*
stituent ce que Ton a dëja aperçu, du moins dans la première partie de la mécanique, sous le nom de machines élémentaires. C'est ainsi, en e£fet, que, dans cette première partie, dans la mécanique des solides, on considère le levier, le plan incliné , la roue , etc« , comme formant des machines élémentaires. Et Ton conçoit maintenant que cette considération spéciale forme déjà , du moins' dans cette première partie de la mécanique , une véritable considération technique. Mais le nombre de ces machines élémentaires n^est point fixé à priori; et il n'existe même, jusqu'à présent, aucun principe technique d'après lequel cette fixation des machines élémentaires serait possible, parce que, dans l'état actuel de la science de la mécanique, elle ne possède encore aucun principe philosophique. Bien plus, dans la seconde partie de la mécanique, dans celle des liquides, les savans n'ont encore porté aucune attention sur ce qui pourrait y former des machines élémentaires; et dans la troisième partie de la mécanique, dans celle des gaz , ils ne se doutent même pas qu'il puisse y exister quelque chose de tel que des machines élémentaires. Et cependant , diaprés ce que nous venons d'apprendre dans la présente Introduction , il est impossible d'établir rien de fixe , et encore moins de faire des progrès méthodiques et réels dans l'art des machines à vapeur, dont nous nous occupons, avant que les lois techniques des gaz, et par conséquent les machines élémentaires à gaz, ne soient découvertes et fixées positivement. Aussi , pouvons-nous affirmer , comme on en verra la preuve dans nos brevets, que c'est par cette voie que nous sommes parvenu à découvrir les nouveaux systèmes de machines à vapeur, que nous annonçons dans cette Introduction.
Il faut encore savoir que les lois fondamentales de la mécanique, telles qu'elles sont l'objet de la théorie de cette science, dans chacune de ses trois parties susdites, forment deux classes distinctes, d'après le double mode suivant lequel les forces mécaniques peuvent s^étabhr et agir réellement. Ainfti, d'une part, ces forces peuvent être impliquées dans le mouvement même des substances matérielles, et les lois qui les ^régissent alors, sont celles que l'on nomme lois dynamiques; ou bien, de Fautre part, ces forces peuvent n'être impliquées que dans la tendance au mouvement de ces corps, et les lois qui les régissent dans ce repos ou équilibre, sont celles que Ton nomme lois statiques. Il s'ensuit que, dans la technie de la mécanique, et nommément dans chacune de sDes trois parties, où s'établissent ces deux classes de lois fondamentales , les lois dynamiques et les lois statiques , il doit y avoir une modification technique correspondante de ces lois théoriques; modification qui, dans sa réalisation matérielle, les rend propres à régir de nouvelles combinaisons des phénomènes mécaniques, constituant, comme nous le savons déjà, autant de machines distinctes, destinées à atteindre des buts fixés par l'homme. De cette manière, les principes techniques de la mécanique doivent, comme' ses principes théoriques, dont ils dérivent par l'influence de la raison humaine, former deux classes dis-
tinctes et analogues aux lois dynamiques et aux lois statiques. Et par conséquent, daas la réalisation matérielle de ces principes techniques, réalisation où ils doivent toujours être produits ^éàrnÙYement^ ces productions techniques doivent de même former deux dasses distinctes de machines élémentaires , et nommément de machines dynamiques et de machines statiques.
C'est par cette voie de Ib philosophie de la mécanique que nous sommes parvenu à découvrir que, dans sa troisième partie, c'est-à-dire dans la mécanique des gaz, conformément à ce qui. a lieu dans les deux autres parties, il existe deux systèmes distincts de machines à vapeur, dépendant, Fun, de la. modification technique des lois statiques des gaz, et l'autre , de la modification technique des lois dynamiques des gaz. — Par les raisons- que nous dirons dans les écrits destinés à la prise des brevets, nous nommons système DYNAMOGé- NIQUE le premier de ces deux systèmes de machines à vapeur, et système dyna- MOPHORiQUE le second de ces deux systèmes. Et nous ajouterons ici qu'en sui^^ vaut Iles principes techniques de la mécanique, tels que nous venons de les>. signaler dans la présente Introduction, nous avons découvert à priori, dans chacun de ces deux systèmes de machines à vapeur, trois machines élémen*- TA'IRES, en reconnaissant en même temps qu'il ne saurait en exister un plus grand nombre.
Ainsi, les brevets que nous avons à prendre pour nos nouvelles machines à vapeur, sont principalement au nombre de deux : le premier, pour le système dynamogénique de ces machines; et le second, pour leur système dynamophorique. Et dans chacun de ces brevets, conformément au système spécial auquel il se rapporte, nous embrassons trois machines élémentaires, dérivant toutes les trois d'un seul principe technique, réalisé matériellement, c'es^à-dire du principe même sur lequel se trouve- établi respectivement chacun de ces deux systèmes de machines à vapeur. — Or, les écrits, dessins, en un mot, tout ce qui est nécessaire pour la prise des brevets, est complètement terminé pour le premier de nos deux brevets à prendre, pour celui du système dynamogénique de machines à vapeur; et nous ne différons la demande formelle de ce premier brevet que jusqu'à l'époque très rapprochée où seront arrêtées les mesures légales pour obtenir une suffisante garantie de Texploitadoh de cette propriété dans les pays étrangers, autant que le permettront les lois du pays où doit être pris ce premier brevet. — Quant à notre deuxième brevet princi* pal, celui pour le système dynamophorique de machines à vapeur, il sera pris postérieurement, lorsque les avantages des personnes intéressées à l'exploitation du premier brevet seront suffisamment réalisés. -*^ Toutefois, un brevet accessoire sera pris immédiatement après notre premier brevet principal ; et ce brevet accessoire aura pour objet l'application spéciale de nos nouvelles machines à la locomotion, c'est-à-dire au< mouvement propre des corps, et cela par rapport à chacun des tvois états mécaniques, la solidité, la liquidité, et la
gazëitë, du mHien où devra s'opérer ce mcavement propre. AÎDsi-, ce lirevet accessoire offrira enfin la solution technique générale du problème de cette locomotion mécanique ; problème qui , dans son étendue entière , demeure non résolu jusqu'à ce jour.
D'après cette exposition, en quelque sorte philosophique, des nouvelles machines à vapeur que nous annonçons dans cette Introduction, il est manifeste que ces machines ne sont pas les résultats de quelques perfectionnemens empiriques de celles des machines à vapeur qui existent déjà. Elles sont nécessairement des créations techniques, tout à fait à priori, puisqu'elles constituent, dans cette partie de la mécanique, les machines élémentaires elles-mêmes, avec lesquelles seules on puisse ensuite, sur une voie empirique, opérer des conïbinaisons systématiques et ultérieures. Aussi, loin de dériver des machines existantes, les nouvelles machines, étant construites à priori, doivent contenir le prototype de celles que Ton a pu construire déjà à posteriori ou par la voie de tâtonnemens empiriques; car, rien ne saurait être rencontré sur cette voie qui n'ait reçu d'abord une réalité à priori. Et en effet, parmi nos trois madhines élémentaires du système dynamogénîque , la seconde offre, dans tout son accomplissement, le prototype des machines à cylindres et à pistons, comme le .^ont celles que, survant les indications de l'expérience, on a conçues et fabriquées jusqu'à ce jour (*).
Pour achever ici de caractériser nos nonrelles machines, nous dirons que, parmi les trois machines élémentaires du système dynamogénique , la seconde, celle à cylindres et à pistons, dont nous venons de' parler, est seule une machine à ACTION DIRECTE, et quc Ics dcux autres sont des machines à réaction. Nous y ajouterons que les trois machines élémentaires du système dynamophorique sont toutes des machines à réaction. -— Ainsi, parmi les six machines élémentaires pour l'action des gaz ou des vapeurs, il n'y en a qu'une seule qui soit une machine à action directe, et toutes les cinq autres sont des machines à réaction. On conçoit par là la facilité que l'on a trouvée à découvrir, sur la voie empirique, la machine à cylindres et à pistons, qui est cette seule machine à action directe; et l'on comprend en même temps la justesse du pressentiment que l'on a manifesté de nos joors en cherchant de nouvelles
(*) Au moment où Yan met ces lignes sons presse, noas lisons, dans un*joumal scientifique, V Institut^ que M. Verdeil vient d'adresMr à LAcadànie des sciences de Paris un Mémoire sur les machines à yi^eur dont le but est de prouver « qne^ quelque perfectionnée que puisse être une machine rectiligne (de va et vient), le maximum de la quantité de force quelle pourra transmettre utilement, n'atteindra jamais à la moitié de la puissance de la vapeur employée à la faire fonctionner. » — Cest une erreur; car, comme on le verra dans notre premier brevet, lorsque ces machines d'un mouvement alternatif, -c'pst-à-dire les machines à cylindres droits et à. pistons, anront atteint la perfection dont elles sont susceptibles , et nommiément la perfection qui se trouve àjuiori dans leur prototype , formant, dans le système dynamogénique , la deuxième de nos trois machines élémentaires, «lies pourront rendre la totalité de la force delà vapeur employée.
machines à vapeur, et nommément des machines à réaction. — Toutefois, nous devons ici prévenir expressément que les cinq machines à réaction qui sont possibles pour les gaz ou vapeurs, ne se forment pas diaprés le principe de Héron, d après lequel on a voulu encourager cette recherche dans une no. tice historique jointe à V Annuaire du Bureau des Longitudes pour Tannée 1829. Nous avons prouvé, dans notre opuscule sur les Machines à Vapeur ^ publié dans la même année 1829, que des machines à réaction , construites d'après le principe de Héron, entraîneraient une perte de cinquante fois plus de vapeur que n'en exigerait Teffet utile produit par ces machines. On conçoit ainsi que s'il existe réellement de bonnes machines à réaction, comme nous Tannonçons, elles doivent être construites d'après des principes bien différens de celui de Héron. Mais, comme nous le disons dans la conclusion de Técrit destiné à la prise de notre premier brevet, « quels que soient ces principes nouveaux, par « lesquels nous sommes parvenu à cette importante solution technique, il est « avéré , par le fait même de cette solution , que ce sont les machines à vapeur « par réaction qui offrent réellement tous les grands avantages que Ton dési- « rait idéalement; de sorte que ces puissantes machines à réaction, en ayant « égard surtout à leurs résultats immenses et incomparables avec tout ce que Ton « a pu obtenir jusqu'à ce jour par des machines à vapeur, constituent incontes- « tablement une grande réforme dans Fart de ces modernes machines, réforme « donc les conséquences industrielles sont incalculables. Ainsi, dans le cas où « M. Arago, Fauteur de la susdite notice historique dans Y Annuaire de 1829, a prétendrait y avoir considéré les machines à réaction dans toute leur géné- « ralité, et indépendamment du principe de Héron, nous lui laisserions volon* « tiers l'avantage d'avoir pressenti la révolution industrielle que les machines % « Tapeur par réaction doivent opérer aujourd'hui. »
Quelque fondée et suffisante que soit déjà l'exposition philosophique que nous venons de donner de nos nouvelles machines à vapeur, nous pensons que, pour pouvoir en déduire le principe juridique de la question légale de nos bre^ vêts, question qu'il nous importe ici de décider péremptoirement, nous devons confirmer encore cette exposition en la rattachant à de véritables résultats scientifiques, et nommément à ceux qui constituent les principes théoriques de ces machines nouvelles. — Ainsi, pour avoir ces documens scientifiques, nous devons faire connaître, d'abord, la loi statique fondamentale des gaz, constituant le principe théorique de notre système dynamogénique de machines à vapeur, qui forme l'objet de notre premier brevet principal; ensuite, la loi DYNAMIQUE fondamentale des gaz , constituant le principe théorique de notre système dynamophorique de machines à vapeur, qui forme l'objet de notre deuxième brevet principal; enfin, la loi fondamentale des forces locomotives, constituant le principe théorique de l'application technique de nos machines au mouvement propre des corps , qui forme Tobjet de notre brevet accessoire. — Nous
allons, en effet, exposer successivement ces lois fondamentales, dans Tordre où nous venons de les indiquer*
En premier lieu, pour ce qui concerne la loi statique fondamentale des gaz, il est manifeste qu'elle consiste dans la détermination générale de la force EXPANSIVE de ces fluides élastiques. — Or, voici cette détermination rigoureuse, déduite entièrement à priori de la construction mécanique elle-même de la matière. — En adoptant, pour unités des mesures, le système métrique de la France , et pour unité des densités , celle du mercure à la température zéro, désignons par />* le poids du mètre cube de mercure de cette densité, et par R la pression moyenne de l'atmosphère, sur l'unité de surface, estimée en colonne de mercure. Nous aurons notoirement, pour Paris, les valeurs ... (i)
fA = 13598 kil., et R = o",76.
Désignons de plus par i" la densité d'un gaz quelconque, simple ou composé, à la température r, et sous la pression moyenne R. Et dénotons par T) la force expansive qu'exerce ce même gaz lorsqu'il a la densité ( et la température 5. Nous aurons, pour la détermination de cette force, l'expression générale... (a)
dans laquelle e est le nombre philosophique des logarithmes, et p un nombre constant qui dépend des conditions telluriques des gaz, et qui, d'après les dernières observations, en rapportant ce nombre au thermomètre centigrade, est
à peu près ... ( 3 )
p = o,oo3i845.
Quant au facteur a qui entre aussi dans Fexpression (2), il est égal à Tunité lorsqu'il s'agit de gaz simples, et il diffère de l'unité lorsqu'il s'agit de gaz composés. Bien plus, dans ce dernier cas, dans celui des gaz composés, ce facteur a varie, non seulement pour les gaz différens, mais de plus pour le même gaz, avec lo rapport des densités ( et J" de ce gaz.
Or , c'est cette détermination générale ( 2 ) de la force expansive des gaz qui constitue leur loi statique fondamentale. Et c'est cette loi qui , d'après ce que nous avons déjà dit , est le principe théorique de notre système dynamogénique de machines à vapeur , pour lequel nous devons incessamment prendre notre premier brevet principal. — Mais , par ce que nous avons appris plus haut sur la distinction de la théorie et de la technie , ce principe théorique ( !) ) , qui ne forme qu'un principe abstrait, c'est-à-dire purement intellectuel, n'est pas apte à créer lui-même aucune combinaison de phénomènes statiques des gaz, propre à faire atteindre des buts fixés par l'homme. Il faut, par le concoucs tout spécial de la raison humaine , transformer ce. principe théorique ( 2 ) en un véritable principe technique, qui formera alors un principe matériel, et qui se trouvera ainsi apte à des créations humaines de combinaisons quelconques des
phénomènes statiques des gaa. -^Cest donc ce principe technique et matériel qui, dans ce qui concerne l'invention humaine de notre système dynaraogénique de machines à vapeur , est le véritable principe créateur de ce système spécial. Et par conséquent , c'est uniquement de ce principe technique et matériel que nous devons demander le hrevet pour pouvoir nous assurer complètement , dans toute son étendue , la propriété juridique de notre système dynamogénique de machines à vapeur, non seulement pour les machines elles-mêmes qui forment ce système spécial , mais de plus pour d autres applications industrielles qui sont produites par le même principe créateur.
Avant de passer à la deuxième loi fondamentale des gaz , remarquons que la loi statique (2) que nous venons de donner et que nous avons obtenue à priori , ne ressemble pas tout à fait à celle que les savans ont tirée à posteriori , c'est-à-dire par induction, de leurs observations ou procédés empiriques. Us n'ont pu atteindre , par l'expérience , que les deux premiers termes du développement de la fonction exponentielle qui entre dans la vraie loi (2); de sorte qu'en ne s'apercevant pas non plus du facteur d , ils n'ont encore que la loi inexacte . . . ( 4 )
dans laquelle , pour la faire cadrer avec l'expérience , ils donnent au nombre constant f la valeur OjOoSyS. — La différence entre les deux expressions (a) et (4) est très considérable lorsque la température 5 est grande. Et c'est par là même que la vraie loi ( 2 ) nous donne actuellement le moyen , comme on le verra dans notre premier brevet, de fixer enfin les hautes températures de la fusion du fer et d'autres métaux , qui , à la honte de la science moderne , demeurent encore inconnues aux savans.
En second lieu, pour ce qui concerne la loi dynamique fondamentale des gaz, il est manifeste aussi qu'elle consiste dans la détermination générale du MOUVEMENT de CCS fluidcs élastiques. — Or, voici, à son tour, cette détermination rigoureuse , déduite encore , tout à fait à priori , de la construction mécanique elle-même de la matière. — En désignant par A la densité spéciale d^un gaz à la température 5 et sous la pression moyenne i{ , la loi (2), en y substituant A pour { , et y^R pour t) , donne ... ( 5 )
A = le
Et désignant de plus par -^ la vitesse constante avec laquelle ce gaz , ayant la température ^, tend à se mouvoir dans toutes les circonstances, on a.». (6) .
expression dans laquelle g est Fintensité de la gravitation à la surface de la terre, intensité dont la valeur moyenne , telle qu'elle a lieu à Paris, est notoirement ... ( 7 )
en prenant, pour unité de la mesure du temps, la seconde sexagésimale. — Or, pour embrasser le mouvement des gaz dans toute sa généralité, concevons qu'un gaz quelconque se meut librement d^un réservoir ou d'un milieu où sa force expansive est fi^A dans un autre réservoir ou milieu où la force expansive, la sienne ou celle d'un autre gaz, est fàBt en supposant naturellement que la tension A est plus grande que la tension B\ et concevons de plus que le gaz en mouvement, pour passer ainsi de l'un à l'autre de ces réservoirs, traverse un canal dont la longueur est ly et dont le contour, dans sa section perpendiculaire à la longueur, est 5. Alors, en considérant le mouvement du gaz à lextrémité de ce canal, là où il se jette dans le réservoir dans lequel la tension est £, si Ton suppose qu'il y passe par un orifice dont la surface est /', et si Ion désigne par do le poids de ce gaz qui passe ainsi par cet orifice dans le temps dty on aura, pour ia détermination de cette quantité de gaz en mouvement, l'expression ... { 8 )
Z «/* la quantité Z étant donnée par l'équation du troisième degré •.. (9)
dans laquelle le nombre K est un coefficient constant, qui dépend du degré
d'adhérence du gaz en mouvement contre les parois du canal qu'il traverse
/ ainsi. — Lorsque le rapport — ne fonne pas un grand nombre, l'équation (9)
donne sensiblement, pour la quantité Z, la valeur ... (10)
Et lorsque ce rapport — est zéro, c'est-à-dire lorsqu'il n'existe pas de canal, et
que le gaz passe immédiatement de l'un à l'autre des deux réservoirs susdits, l'équation (9) donne rigoureusement, pour la quantité Z, la valeur ...( 11 )
Z = A^B ; et alors, l'expression (8) devient simplement ...( 1 2 )
il «•
les quantités A et -7- étant toujours celles qui sont fixées sous les marques ( 5 )
•et (6).
Or, c'est la détermination générale (8) du mouvement des gaz qui constitue leur LOI DYNAMIQUE fondamentale. Et c'est, à son tour, cette deuxième loi fondamentale des gaz qui, d'après ce que nous avons également dit déjà, est le principe théorique de notre système dynamophorique de machines à vapeur, pour lequel nous devons postérieurement prendre notre deuxième brevet principal. — Mais, eucore ici, par suite de ce que nous avons appris plus haut sur la distinction de la théorie et de la technie, ce principe théorique (8), qui ne forme aussi qu'un principe abstrait ou purement intellectuel, n'est pas non plus apte à créer lui-même aucune combinaison de phénomènes dynamiques des gaz, propre à faire atteindre des buts fixés par l'homme. Il faut donc de nouveau, par le concours spécial de la raison humaine, transformer ce principe théorique (8) en un véritable principe technique y qui deviendra alors un principe matériel y et qui se trouvera ainsi apte à des créations humaines de combinaisons quelconques des phénomènes dynamiques des gaz. — C'est donc aussi ce deuxième principe technique et matériel qui, dans ce qui concerne l'invention humaine de notre système dynamophorique de machines à vapeur, ,est le véritable principe créateur de ce système supérieur. Et par conséquent, c'est aussi uniquement de ce principe technique et matériel que nous devrons demander le brevet pour pouvoir de même nous assurer complètement, dans toute son étendue, la propriété juridique de notre système dynamophorique de machines à vapeur, et des autres applications industrielles qui sont produites par le même principe créateur.
Avant de procéder à la troisième loi fondamentale qu^il nous reste encore à donner, remarquons aussi que la loi dynamique (8) des gaz, que nous avons de même obtenue à priori, est tout à fait inconnue aux sa vans, et qu'ils confondent encore le mouvement des gaz avec l'écoulement des liquides sous différentes pressions, ce qui est une erreur très grande; erreur qui d'ailleurs prouve que les savans n'ont encore aucune notion philosophique sur la différence de la construction mécanique de la matière, dans ses deux premiers états , de gazéité et de liquidité. En effet, le mouvement des gaz , pour ce qui concerne sa vitesse, provient uniquement de leur intime force expansive ou élastique, et non d'une pression quelconque qu'ils subissent alors; de sorte que, pour toute densité propre et pour toute résistance du milieu où ils pénètrent, la vitesse de leur mouvement est constamment la même, et nommément celle que nous avons fixée sous la marque (6). — On conçoit que ce défaut de connaissance de la loi dynamique (8) des gaz, sans parler ici, pour l'art des machines à vapeur, des progrès qui dépendent de cette loi, a dû empêcher les savans de se former une notion exacte du mouvement de la vapeur dans les
différentes parties des machines à vapeur, et a dû ainsi laisser, jusqu'à ce jour, la théorie de ces machines dans une profonde obscurité.
En troisième et dernier lieu, pour ce qui concerne la loi fondamentale des forces locomotives, nous ne pouvons ici la faire -signaler immédiatement, parce que la question de la locomotion ou du mouvement propre des corps est encore tellement problématique, dans Fétat actuel de la science de la mécanique, que les savans ne peuvent même pas pressentir où peut se trouver la loi fonda* mentale de cette question. Nous sommes donc forcé à donner ici cette loi purement telle que la solution de ce grand problème de la locomotion nous Ta fait découvrir. — La voici dans toute sa généralité, en y embrassant, à la fois, le mouvement propre des chars sur la terre, celui des vaisseaux sur Feau, et enfin celui des ballons daus Pair.
Désignons par a Fangle d'inclinaison, sur le plan horizontal, de la direction dans laquelle s'opère ainsi le mouvement propre d'un corps, par v la vitesse de ce mouvement, et par «- le degré d'appui que ce corps trouve dans la direction de son mouvement, cette quantité ^ pouvant avoir toutes les valeurs entre zéro) et l'unité; limites qui représentent, la première, l'absence de tout appui, et la seconde, la présence d'un appui suffisant à former la réaction de cet appui égale à l'action du moteur dans ce mouvement. Désignons de plus par ^ une fraction du poids total du corps en mouvement, telle que cette partie ^ du poids total soit équivalente à la force tractrice qui est nécessaire pour mouvoir ce corps dans un plan horizontal; et par ^ une autre fraction du même poids du corps en mouvement, telle que cette partie ^ du poids total soit équivalente à la résistance étrangère que l'on pourrait avoir à vaincre dans la direction du mouvement. La première ^ de ces quantités formera manifestement le facteur de la traction, et la seconde ^ le facteur de la résistance. Alors, en dénotant toujours par g l'intensité de la gravitation à la surface de la terre , telle que nous Tavons fixée à la marque (7), la loi fondamentale de la locomotion ou du mouvement propre des corps, que Ton prévoit ici devoir régir la vitesse v de ce mouvement , sera . . . ( 1 3 )
.,A.L^^.^.).yli^L^
cos
loi dans laquelle le nombre A est une quantité constante, dont les valeurs sont comprises entre zéro et l'unité, et dont la détermination dépend préci* sèment de l'art avec lequel, par TappliCation de forces mécaniques quelconques, on opérera un tel mouvement propre des corps.
Ainsi, cette loi fondamentale (i3) du mouvement propre des corps, loi qui,
ponr la première fois, offre ici la solution théorique et complète du célèbre PROBLÈME DE LA LOCOMOTION, coustitue nécessairement le principe théerique de TapplicatioD de nos nourelles maebinas au mouvement propre des corps, et nommément des dMrs sur la terre, des navires sur Teau, et des ballons dans Tair; application pour laquelle nous devons, inmiédiatement après la prise de notre premier brevet principal, prendre notre brevet accessoire. — Qr, nou« avcHift ici Favantage spécial de pouvoir comprendre comment ce principe théorique (i3), qui n'est aussi qu'un principe abstrait ou purement intellectuel, doit et peut être transformé en un prmcipe technique, formant un principe matériel et se trouvant apte à la création des combinaisons loccmiotives, propres à remplir certains buts fixés par Thomme. En effet , on voit , dans cette expression (i3), que, pour qu'elle puisse devenir un tel principe matérid et créateur, il fout que le nombre abstrait A^ dont elle dépend fondamentalement J reçoive une valeor réelle, une signification en quelque sorte matérielle, par un procédé technique spécial de l'application de forces mécaniques à la production de ce mouvement propre des corps; procédé technique qui servira ainsi à déterminer la valeur récUe du nombre A. — C'est donc encore et uniquement de ce procédé spécial, constituant ici notre principe technique, que nous devons de même pr^^bne le breiret accessoire, pour pouvoir aussi nous assurer convplèlement, dans toute son étendue, la propriété juridique de nos moyens de locomotion j surtout par l'application de nos nouvelles machines à vapeur.
En donnant ici la «olotion t théorique de Timpefflant problème de la locomotion, nous devons en déduire, du moins dans le domaine de ce qui se trouve ainsi .possible, quelques uns des résultats majeurs auxquels, dans notre brevet acoessoire, immis ferons application de cette solution, en annonçant ici formeUement que Ja transfoimation de ce principe théorique ( 1 3 ) en principe technique, :tmn3fonnati(Hit qui seule pourra réaliser ces résultats et les rendre effectifs, est tout à foit accom|riie et prête à être produite à Fépoque que nous avons indiquée plus haut. — Or, le maximum de l'avantage que l'on pourra ainsi produire, aura lieu manifestement lorsque, par le procédé technique en question, le nombre abstrait ^pourra recevoir, dans l'expression (i3), sa plus grande valeur, savoir, ^= i. Alors, cette expression (i3) deviendra ... (i4)
i9' I ^^ -»- («-ir).(>/a-i)J
^ -^ 7^^ -^ t«ne *
cos«
Et c'est dans cette détermination la plus avantageuse que nous allons Texaminer rapidement peur diacune de ses trois grandes applications mécaniques, savoir : 1® pour le mouvement propre des corps sur la terre, c'est-à-dire des voitures ou chars quelconques, a** pour le mouvement pareil des corps sur Feau, c^est-
à-dire des vaisseaux ou navires quelconques, enfin 3° pour le mouvement propre des corps dans Pair, c'est-à-dire des aérostats ou ballons quelconques.
Or, pour ce qui concerne, en premier lieu, la locomotion des voitures ou chars quelconques, si Ton y &it abstraction du cas où les roues s'engrèneraient contre les rails des chemins de fer, cas où, pour transmettre la force entière, on aurait «-=: i , et si Ton ne considère que le cas du mouvement libre des roues , où leur frottement contre le sol donne à la quantité d appui «-, pour le moins, la valeur moyenne v = ^ , la formule (14)9 ^Q 7 négligeant la résistance étrangère 4" 9 se réduit à . . . ( 1 5 )
f -+- tang tt
Il ne reste donc qu'à connattre le facteur ^ de la traction pour pouvoir, par cette dernière formule, déterminer la plus grande vitesse que, pour toute pente a, il est ainsi possible de donner au mouvement propre d'un char. — Or, lorsque ce mouvement a lieu sur des chemins de fer, cette fraction ^ est notoirement ^ =: -^ ; et lorsqu'il a lieu sur des chemins ordinaires, nous avons
trouvé récemment, par des expériences, faites près de Paris, avec l'assistance éclairée de la compagnie des Messageries générales de France, expériences qui seront consignées dans notre brevet accessoire> que les valeurs de la fraction ^ sont ... (16)
Sur les routes pavées, ^: ^s. —«
Sur les routes en terre , . . . . ^ = -^ >
Sur les routes cailloutées, ... ^ = •^-
Ainsi, en substituant ~ces diverses valeurs de ^ dans la formule (i5), on pourra connaître, pour une pente donnée a, le maximum de la vitesse qu'il est possible d'obtenir, dans ces différens cas, par une telle locomotion des voitures ou chars quelconques. — Dans les deux cas extrêmes, lorsque a = o, c'est-à-dire lorsque le mouvement a lieu sur un plan horizontal, on trouvera les résultats numériques que voici . . . ( 17 )
Sur les chemins de fer, ... . v = 462", 4 7 Sur les routes en terre, .... v = ioi",7;
c'est-à-dire que, dans le premier cas, cette vitesse est de 46^ mètres par se-* conde, et dans le deuxième, de 102 mètres par seconde; ce qui, à raison de 4000 mètres par lieue, donne 4i6 lieues par heure sur les diemins de fer, et 93 lieues par heure sur les routes en terre. — - Ces vitesses énormes montrent combien peu était fondée la crainte ou la méfiance que l'on avait de la possibilité d'opérer, par l'application des forces mécaniques, une telle locomotion des voitmres ou chars quelconques. — Il est sans doute superflu d'ajouter ici
que nous ne nous proposons nullement , par Tapplication de nos nouvelles ma* chines à vapeur, de réaliser de si grandes vitesses dans le mouvement des voitures : nous nWons voulu montrer ici que les limites de ce qui est théoriquement possible; et quant à la pratique, dans Tétat actuel de Tindustrie, nous nous bornerons, pour le mouvement des voitures sur des chemins ordinaires, à obtenir une vitesse de 4 à lo' lieues par heure, en nous réservant toutefois d^employer, pour le transport des machines de guerre sur le champ de bataille t une vitesse de i5 à 20 lieues par heure, et même au-delà, s'il en était besoin.
Avant de quitter la formule (i5), remarquons que, .puisque la quantité ^ est toujours une très petite fraction , la vitesse v diminue rapidement aussitôt qu'il existe la moindre pente CC, au point que, lorsque cette pente est seulement d'environ un degré , à peu pVès de -^ » Isi vitesse sur les chemins de fer est déjà égale à la vitesse sur les routes en terre et sans pente. Et lorque la pente a devient plus grande, la différence des vitesses sur les chemins de fer et sur les routes en terre devient insensible; de sorte que les chemins de fer n'offrent réellement un avantage que sur un plan horizontal, et que, pour des routes montueuses, comme le sont celles de France, la construction des chamips de fer, dans de grandes étendues, deviendrait désormais, par suite de l'application de nos nouvelles machines à vapeur, très peu profitable, et ne saurait rendre les frais qu'elle coûterait. — Cette formule ( 1 5 ) nous montre aussi, et par la même raison, pourquoi lappUcation des machines à vapeur au mouvement des voitures sur des chemins ordinaires a eu si peu de succès jusqu'à ce jour; car, on y voit que, pour la moindre pente a, voulant conserver une vitesse à peu près uniforme, il faut subitement déployer une force motrice considérable.
Si, en passant de la formule (i4) à la formule (i5), ou n'avait pas négligé la résistance étrangère 4"» la formule (i5) aurait été. ..(18)
♦ 4- — ^— H- tang CO8 m
et dans cette généralité, la présente formule (18) peut servir à éclaircir plusieurs circonstances importantes de la locomotion des voitures ou chars. — • Ainsi, dans le cas où le locomoteur devrait servir à remorquer d^autres chars, si l'on suppose que son poids est Af, et que celui des chars est xBi, on aurait... (19)
^ . cos m -f- sin m j ;
et la formule (18), en y substituant cette valeur de 4^, donnerait ... (20)
(ï -4- X){^ •+- tang«)
où Ton voit que cette locomotion par remorque ne produit qu'une partie de Teffet total qui est possible. — Mais, pour mesurer plus généralement la résistance "4^ dont il s'agit, exprimons-la en nombre de dynames, et introduisons cette considération dans la loi fondamentale ( 1 3) elle-même, en appelant toujours, comme nous Tavons fait dans notre opuscule sur les Machines à Vapeur, par le nom dyname la force moyenne d'un cheval travaillant huit heures par jour, c'est-à-dire la force mécanique qui, dans une seconde, peut élever 76 kilogrammes à la hauteur d'un mètre; force que nous dénoterons ici par A. — .Or, si l'on désigne par m le nombre des dynames dont la force réunie équivaut à celle de la résistance A^ en question, et si l'on désigne encore par M le poids du locomoteur,
on aura. .. (21)
^ Mv = m A ;
de sorte quen éliminant la quantité ^ entre les équations (i3) et (21), on obtiendra , pour la loi fondamentale de la locomotion , l'expression plus spéciale ... (22)
<p -4- tang « ilf(^.cos«» -h sina) »
en faisant auxiliairement. .. (28)
quantité qui, pour le cas le plus avantageux (i4), lorsque -^ = i , devient. . . (24)
Ainsi, pour le cas du mouvement propre des voitures ou chars quelconques, où nous avons •- = -i-, la loi (22) sera... (26)
6 mA
^ -4- tàng » Af(^. cos m -h sin m) '
et dans cette expression spéciale, la résistance étrangère se trouve mesurée par le nombre de dynames mA. — On conçoit que si cette résistance étrangère était négative , c'est-à-dire que si , au lieu d'éprouver une véritable résistance , le char recevait, pour son mouvement, une assistance équivalente à la force m A, il faudrait, dans la formule générale (26), rendre négatif le nombre m de dynames; et Ton aurait ainsi, pour ce cas particulier, l'expression... (26)
6 ni^
^ -4- taD^ « Af(^.co$«» -+- sin «t)
où Ton Toit que, pourvu que la quantité mù ne 8oit pas trop petite » la vitesse V demeurera alors plus uniforme sur de petites pentes a. Il s^ensuit que, pour des voitures pesantes , telles que sont les charrettes et fourgons de roulage , même les' diligences , dont le poids M va josqu^à 5ooo kilogrammes , deux chevaux lais* ses au timon, qui d ailleurs serviraient à la direction de ces voitures y les ceadraient propres à recevoir, avec utilité, l'application de machines è vapeur pour suppléer aux autres chevaux dont elles ont besoin.
Maïs, revenons À la formule (25), et remarquons que la résistance mÀ dont il y est question, peut représenter, entre mille autres fonctions locomotives, les travaux agricoles, et spécialement le labourage, la moisson, le fauchage, etc. De cette manière, si cette force en mouvement mA est ou peut être rendue très considérable , une immense réforme de Vagriculture pourra être opérée incessamment. — Or, pour nous faire une idée de cette force disponible m^, tirons de Téquation - (2a) lexpression générale . . . (27)
(g F — ^ v) ' cos « — v.sin «
qui, pour le cas (25) des chars, oix F = -g- , et pour le cas d'un plan horizontal , où a = o , devient . . . (28)
Or, en donnant toujours à ^ la valeur susdite ^ = -^ , et en supposant que la vitesse v du locomoteur est d'une lieue par heure, savoir, 1; = -- , vitesse
qui est suffisance pour les travaux agricoles, l'expression (38), en y mettant d'ailleurs pour le dyname A sa valeur de jS kilogrammes, donnera . . . (29)
le poids M du locomoteur devant être exprimé en kilogranunes. — Ainsi , lorsque ce poids M. serait de mille kilogrammes, conune nos machines dynamogéniques sont appropriées à le produire dans ce cas, le nombre m de chevaux ou de dynames disponibles serait 3o5. Et portant le poids ilf du locomoteur à 2000 et à 3ooo kilogrammes, ce qui est faisable à volonté par la nature de nos machines dynamogéniques , la force étrangère , disponible dans un tel locomoteur, serait^ de 600 à 1000 chevaux; force immense dont une petite partie seulement suffira déjà pour le défrichement des forêts et pour tous les autres
A VAPEUB. 19
travaux agricoles qui exigent de grandes forces. — Ainsi, comme nous venons de le prévoir, une immense réforme de Fagriculture, si profitable an bien-être des hommes en général, et si nécessaire pour le soulagement de la peine des hommes des champs, pourra effectivement être opérée aujourd'huL Et c^est pour cette fin, que, déjà dans notre premier brevet principal, concernant le système dynamogénique de machines à vapeur, nous avons montré, en détail. Inapplication de ces machines aux divers travaux de Fagriculture.
Procédons maintenant, en deuxième lieu, à la navigation, et nommément ^à la locomotion des navires ou vaisseaux quelconques sur Teau. — Ici, depuis le premier usage des rames, cette locomotion n'est plus mise en doute. Mais, malgré l'application actuelle des machines à vapeur à ce mouvement propre des navires, on est encore loin de se douter de toute la puissance dont on peut y disposer, et des résultats immenses qu'on peut y obtenir, au point qu'il serait vrai d'affirmer que Part de la navigation, par locomotion, est encore dans Tenfance, autant que l'est Fart de la locomotion des voitures ou chars. — Nous allons nous en former une idée plus positive.
Pour cela, en examinant la loi fondamentale {^2) de la locomotion, nous verrons d'abord que la question spéciide qui se présente ici, d^[>end principalement de la détermination de la résistance fn^ qn'éprouvent les navires par l'eau où ils se meuvent. Nous allons donc, avant tout^ déterminer cette résistance; et pour n'avoir pas besoin de revenir sâr cet objet lorsque noiis parierons ci-après de la locomotion des aérostats, nous déterminerons généralement la résistance mA en question, pour un fluide- quelconque, incompressible ^ ou compnessible.
Désignons par h la baateur de la chute par laquelle, à la surface de la terre , les graves acquièrent la vitesse v du mouvement du corps qui éprouve la résistance; c'est-à-dire faisons... (3o)
Soit maintenant p la plus grande longneur du corps dont il s'agit, dans la direction de son mouvement, et ^ sa plus grande largeur, dans la direction perpendiculaire à la première ; et soit de plus , dans cette dernière direction , ^' la surface de la plus grande section de ce même corps, c'est-à-dire la surface sur laquelle se projeté et s'accumule la totalité de la résistance qu'il éprouve. Ainsi, le volume de ce corps, du moins cette partie de son volume qui est plongée dans le fluide, en supposant que la susdite longueur p appartient à cette même partie du volume, sera ^ps^^ le coefficient a étant un nombre qui dépend de la forme de cette partie du corps; nombre qui, pour
la carène d'un navire, est environ -p , et qui, pour un ballon sphérique flottant dans l'air, est exactement -|- . Et par conséquent, si l'on désigne par y le poids du mètre cube du fluide où s'opère le mouvement et la résistance en
question, le poids M du corps porté par ce fluide, poids qui entre dans l'expression de notre loi (as), sera. . . . (3i )
Or, le poids N de la colonne fluide que la surfaces' aura à vaincre par suite de son mouvement avec la vitesse v due à la hauteur A^ est . . . ( 3^ )
N = fs^.h =
^9 Et par conséquent, puisque le sinus y du moyen angle d'incidence du fluide, dans la direction du mouvement v , est... (3a)'
la résistance réelle S que le corps éprouvera par suite de ce mouvement, sera ... (33)'
expression dans laquelle le nombre fi , qui est toujours plus petit que Tunité , dépend , en partie , de la forme du corps , £t principalement de la facilité avec laquelle , pour faire place à la surface en mouvement , qui subit Fimpulsion , les particules fluides cédedt vers les extrémités de cette surface pour aller au« delà se répandre dans la masse du fluide. — Nous devons prévenir ici que, d'après # notre philosophie de la mécanique, et spécialement de la mécanique des liquides et des gaz, la grande question de la résistance des fluides se réduit principale* ment au présent nombre fi y qui, dans sa généralité absolue, se trouve ainsi constituer une fonction de la vitesse t;, ayant la forme ... (34)
j^ ^ Bv -h Cv^ -h Dv^ -f- etc.
a -^ bv -h cv' -4- dv^ -4- etc. '
dans laquelle les coefficients A, B, C, etc., et a, b, c, etc., dépendent de la figure et de la grandeur de la surface qui éprouve la résistance, et de Tétendue du canal où s'opère le mouvement ; fonction qui , lorsque la vitesse n'est pas
très grande, se réduit sensiblement à la quantité fi = •
Or, connaissant ici, par l'expression (33), la résistance <$ dont il s'agit , celle
que le corps locomotif doit vaincre avec la vitesse v de son mouvement , nous
aurons , pour le susdit nombre rn^ de dynames qui doit former cette force ,
la valeur.. . (35)
m A =: Sv .
Et par conséquent, en vertu des expressions précédentes, nous aurons, pour la détermination de cette résistance dans la loi fondamentale (22), l'expression définitive... (36)
Mais, dans Texpressien générale ma, telle qu^elIe entre dans la loi (22), se trouve comprise la considération d'une force négative ( — nA), qui, au lieu d'une résistance au mouvement, formerait au contraire une assistance à ce mouvement, comme le serait, par exemple, dans la navigation sur Teau, Femploi supplémentaii^e des voiles. Et alors, la loi (22) prendrait la forme plus déterminée... (87)
/ ^ . \ m A nûk v.(^^.cos« -f- sm«j -f- — 7— = ^F.cos* -h ;
vn A
forme qui , en y introduisant l'expression ( 36 ) de — -— , donnera , pour la détermination de la vitesse v en question, Téquation du troisième degré... (38)
f- [^.cos« H- sin^jAr^t; =z kgAg F.costt -h ) ;
en faisant auxiliairement . . . (39)
2 Xp
fi
Or , pour en venir maintenaint à la navigation sur Teau , en observant que la surface de Teau est toujours horizontale , et par conséquent que Ton y a toujours a == o , Féquation générale (38) se réduira à la forme... (4o)
v^ -h <pkg.v = kgJgF -f- -^jj- J •
Et comme la quantité ^ est encore plus petite pour la traction des vaisseaux dans Teau, qu'elle ne l'est pour la traction des voitures sur des chemins de fer, son influence dans la présente équation (4o), lorsque le nombre k n'est pas trop grand, est nuUe. On aur^ donc alors sensiblement... (4i)
V ( Ar /„ nA \
de sorte qu'en y négligeant l'assistance nA des voiles ou de toute autre force étrangère à la locomotion , et en y introduisant la valeur (39) de ^ , On aura définitivement... (42)
Il ne reste donc qu'à connaître les quantités a, /S, et F, pour pouvoir, avec la longueur p et la largeur g d'un navire, calculer les limites de la vitesse v qu\l est possible de lui donner par les procédés de la locomotion. -^ Or, pour ce qui concerne d'abord la quantité a , nous avons déjà dit plus haut qu'elle est envi-
ron — ; et pour ce qui concerne ensuite la quantité jS, d'après la signification que nous lui avons attachée, et cTaprès Ifes expériences sur la résistance de l'eau, elle est eoTiron-^. Enfin, pmir <» qui oo»ceme la quantité F, renmrquoiDS que le degré d'appui •-, qui entre dans son exprefsrion (24)» P«^> pa^ Tétendue des roues à rames, être porté au-delà dfe la valeur ••= -j-, que nous adopterons ici; valeur qui, par (a4), nous donnera F=: ~ (3 -h v/a). — Ainsi, l'expression (4a), toute déterminée, sera... (43)
En appliquant cette formule à un navire dont la longueur p serait de cent mètres^ et la largeur y le tiere de cette dimeasioii, on trouvera v = 88"\9!i; c est-à-dire que la vitesse qu'il est possible de donner à un tel navire, par les procédés de locomotion, est de 89 mètres par seconde, ou de 80 lieues par heure. — Et en examinant cette formule (43), on voit que la vitesse qu'il est ainsi possible de donner aux navires , augmente comme la racine cubique de leur longueur absolue p, indépendamment de leur rapport (-^) entre J^ longueur p et la largeur q. Pour avoir la limite de cette augmentation de la vitesse, il suffit de supposer la quantité A: indéfiniment grande dans l'^qpation (4o); et l'on en tirera* pour cette limite, l'expression... (44)
-lH __ y(3 H- \/2) ~~ (p ~~ 12 f '
en y négligeant l'influence de l'assistaoïcfi nà des- voiles. Ainsi ^ le &cteur ^ de la traction étant plus petit pour l'eau^qpe pour les<)hemin» de fer, si, pour demeurer
au«^essous de la réédité, on preiMl pour ^ la voienr — qu'il a dans- ce dernier cas, on trouvera t; = 72i", 65^ c'est-à«dire que la' limite de la vitesse que les navires peuvent recevoir par les procédés de locomotion, est de 721 ^ ™^tr®* par seconde, ou à peu près de 65o lieues par Heure.
Encore ici, on comprendra que^ dans l'état actuel de l'industrie, en appliquant nos nouvelles machines à vapeur au mouvement des navires, nous nous tiendrons loin de cette limite extrême de la vitesse. Nous nous bornerons, en effet, à ne leur donner qu'une vitesse de i5 à a5 lieues par heure, en nous réservant aussi d'employer, pour le combat naval, des vitesses de 3o à 4o lieues par heure, et même au-delà , s'il en était besoin. — Ainsi , avec une telle vitesse moyenne de ao lieues par heure , on pourra jEaire le trajet de Londres à New- Yorck , dont la longueur eu à peu pnès de. i5oo lieues, dans yS heures- ou 3 jours, et de Londres à. Calcutta, dont le trajet mnitime est environide 3ooo lîeues-, dans i5o heures ou 6 jours. — n est vrai que, dans ces évaluations, nous n'avons pas tenu compte des
courans, qui, dans toute navigation , maritime ou. fluviale , agissent uauirelkment de toute leur portée sur le mouvement des navires. Mais, eomne il «xiste m^ autant de courans favorables qu'il en existe de défavorables pour une dijnrction donnée y surtout si Ton prend le mouvement moyen sur Fallée et le retour par la même route, on conçoit que Finfluence des courans, dans la navigation mari* time, se compense d'elle-même. D^ailleurs, nous n'avons pas non plus tenu compte de lassistance supplémentaire des voiles, qu-il ne fekudra .pas négliger, et qui, puisqu'elle a servi seule à la navigation jusqu'à nos jours, est plus que suffisante pour compenser la différence qui pourrait provenir de i l'influence des courans.—* Aussi, tout considéré, ne craignons-nous pas d'affirmer que, par l'application aux navires des nouvelles machines dont il s'agit ici, le trajet maritime de l'Europe aux Grandes-Indes se fera incessamment, terme moyen, dans huit à dix jours. Et si l'on joint alors à cette rapidité de la navigation maritime, la susdite célérité du mouvement des voitures sur des routes quelconques, et l'influence prodigieuse que ces mêmes machines exerceront sur l'agriculture , on pourra se former une idée de la révolution qpe l'industrie subira lorsque, si nous ne nous trompons dans ces annonces, toutes les parties de ces nouveaux systèmes de machines à Vapeur seront réalisées conformément aux principes théoriques que nous venons d'exposer, et lorsque, par leur application à toutes les branches industrielles, et même à la plupart des usages domestiques, ces madiines deviendront ainsi réellement , comme on l'a déjà pressenti , le MOTBua itniversel des travaux humains.
En troisième et dernier lien, nous terminerons cet exposé des résultats par quelques mots concernant la locomotion des aérostats ou ballons quelconques, non que nous attachions aujourd'hui une importance industrielle à ces mouvemens aériens , mais comme étant une des parties intégrantes du système général (i 3) ou (22) de locomotion. Nous laissons ainsi aux hommes d'en faire ce qu'ils voudront. — >• Or, la locomotion des aérostats est manifestement ce que Ton conçoit vulgairement sous le nom problématique de la direction des ballons. Et l'on sait que , par le mauvais succès des efforts multipliés que l'on a tentés jusqu^à ce jour pour réaliser cette direction problématique, on est presque généralement disposé à résoudre négativement cette question, en niant la possibilité même d^une telle direction ou locomotion aérienne. La raison principale que l'on allègue contre cette possibilité, raison qui semble d'un grand poids, c'est qu'il n'existe pas, dans l'air, un appui suffisant p<mr établir la réaction qui est nécessaire à produire l'action impliquée dans le mouvement que Ton veut donner au ballon. Nous allons prouver que cette raison, très plausible sans doute, n'a pas toute la validité qu'on lui suppose , celle d'exclure la possibilité même de la locomotion aérienne. En effet, nous voyons, dans la loi fondamentale (i3) de la locomotion, que, lors même que la quantité w est zéro, quantité qui y mesure l'intensité de l'appui ou de la force de réaction, pourvu que la quantité ^ n'y soit pas zéro,
il existe toujours, pour la vitesse v de ce mouvement propre, une quantité réelle; quantité qui , comme nous allons le voir, est même assez considérable lorsque le nombre^ est à son maximum, c'est-à-dire égal à Funité. Or, suivant le principe technique qui fera Fobjet de notre brevet accessoire, et qui doit réaliser matériellement la présente loi ou le principe théorique (i 3), le procédé technique qui donnera ainsi de la réalité au nombre abstrait ^ , est tel que, pour la locomotion dans les fluides, liquides ou aériens, ce nombre est toujours de lui-même égal à Funité. — Voyons donc, d'après ces principes, quelle est la limite de la vitesse que, dans une direction fixée à volonté, on pourra ainsi donner au mouvement d'un ballon ; mouvement qui , dès aujourd'hui , ne saurait plus être mis en doute théoriquement, par l'existence mênie de la loi(i3).
La généralité que nous avons mise dans l'application de la loi (i3) ou (aa) à la locomotion à travers les [fluides , liquides ou gazeux , pour en déduire la loi spéciale (38) de cette application , nous met à même d^employer ici immédiatement cette dernière loi (38). De plus, comme la locomotion des ballons ne saurait se réaliser que dans une direction horizontale , on aura ici également OC = o , et par conséquent Féquation (4o). Enfin , par les considérations qui nous ont conduit à l'expression (4^)) nous aurons ici définitivement la même expression (4^); et il ne restera aussi qu'à y fixer les quantités a, /S, et F. — Or, pour ce qui concerne la première a de ces quantités, nous avons déjà dit plus haut que, pour un ballon sphérique, où p ziz Çy et oii p oa q forme ainsi le diamètre de ce ballon, on a exactement a = -^ > ^^ pour ce qui concerne la seconde fi des quantités en question, d'après les expériences de Hutton sur la résistance de Fair, dans le sens que nous avons donné à cette quantité, on a approchant fi = -^. Enfin, pour ce qui concerne la troisième quantité en question F, Fe;cpression (24)> en y faisant «- = o, c'est-à-dire en supposant qu'il n^existe aucun appui quelconque, ce qui n'est même pas vrai exactement, donnera F= — (\/2 — i). Ainsi, substituant ces valeurs dans l'expression (42), on aura, pour la limite de la vitesse V en question, l'expression toute déterminée... (46)
dans laquelle p est le diamètre du ballon.
En appliquant cette formule à un ballon dont le diamètre p aurait cent mètres, on trouvera v = 45", 73; c'est-à-dire que 1% vitesse qu'il est possible de donner à un tel ballon*, par les procédés de locomotion , est à peu près de 46 mètres par seconde ou 4' lieues par heure. — Et en examinant cette formule(45), on trouve également que la vitesse qu'il est ainsi possible de donner aux aérostats^ s^ugmente comme la racine cubique de leur dianiètre p; de sorte qu'encore ici, d'après la formule (44) > on aura, pour la limite absolue de cette vitesse, Fexpression . . . (46)
Ainsi, en prenant encore, pour le factear ^ de la traction, la valeur ^ qu'il a
sur les chemins de fer, valeur qui, pour la traction des ballons, est certainement plus grande que la véritable, la limite absolue de la vitesse qu'il est possible de donner aux aérostats par les procédés de locomotion, est de 2o3 mètres par seconde, ou de i83 lieues par heure.
Mais , il ne faut pas perdre de vue que ces diverses limites de la vitesse possible , dans le transport locomotif des ballons , ne sont établies que pour le cas où le maximum de la force qui est nécessaire pour opérer une telle locomotion , existerait et serait appliqué réellement. Et il en est de même des limites que nous avons fixées plus haut pour la vitesse du transport locomotif des chars et des navires. — Ainsi, dans ce qui concerne la locomotion des aérostats, la réalisation technique et matérielle du nombre théorique et abstrait A , qui entre dans la loi fondamentale (i3) ou (22) de la locomotion, éprouve, plus que dans la locomotion des chars et des navires, la difficulté que cause le poids de Fappareil locomotif, surtout lorsque cet appareil implique des machines à vapeur, comme nous le ferons connaître dans notre brevet accessoire sur la locomotion. — Tout ce que nous pouvons dire ici, par anticipation sur ce brevet, c'est que l'application de l'appareil locomotif aux ballons exige , par préférence , que leur enveloppe soit fabriquée en métal, et nommément en plaque mince de fer ou de cuivre, d'après la première idée que l'on a donnée des ballons en Allemagne , dans un opuscule latin in-4°, publié à Vienne vers 1700.
Et que l'on ne s'imagine pas que ces ballons métalliques doivent être énormes pour pouvoir supporter leur poids. — Voici, pour des ballons quelconques, les formules qui fixent leurs dimensions. — Désignons par r le rayon du ballon , et par «r le poids qu'en outre du sien propre , il peut porter à la hauteur atmosphérique où la pression barométrique est P et la température ^. Désignons de plus par OC le poids du mètre cube du gaz qui remplit le ballon, et par fi celui du mètre cube de l'air atmosphérique à la surface de la terre ; l'un et Fautre étant supposés soQS la pression moyenne jR et à la température ^ de la surface de la terre. Désignons enfin par h l'épaisseur de l'enveloppe du ballon , et par £ le poids du mètre cube de la substance dont est faite cette enveloppe. Nous aurons généralement ... (47)
w = -r- . 3r r* . < {fi, — - .e — */'' — ^^^
T étant la circonférence du cercle pour le rayon égal à l'unité. — Qr, lorsque ce
poids additionnel «- est supposé zéro, et lorsque, à la surface de la terre, on a
PssRy et ^ = T, cette formule donne, pour le rayon r du globe qui y pourra
supporter son propre poids , l'expression . . . (48)
Ainsi, en admettant que le gaz qui remplit le ballon, soit de Fhydrogène, et que son enveloppe soit en plaque mince de fer battu, on aura les valeurs numériques... (49) ^
*«-- = -^^.(i - 0,0688 )kUogr.,
f = 7788 kilogr. ;
et la formule (48) donnera . . . (5o)
r' = (i93ii,i3).A ;
où Ton Toit que , pour une épaisseur h d'un miUimètre de cette enveloppe métallique, épaisseur qui est plus que suffisante, le diamètre d'un tel aérostat métallique qui supporterait son propre poids , ne serait pas de quarante mètres. — On peut reconnaître ensuite, par la formule générale (47)9 que, pour peu que le vrai rayon r du ballon soit plus grand que le rayon fondamental r' , donné par les formules (48) ou (5o), le poids w que cet aérostat métallique peut enlever de la surfoce de la terre , est considérable , et se monterait à plus de 4000 kilogrammes pour une augmentation d'un dixième de ce rayon fondamental r* ; force qui suffirait pour élever une de nos nouvelles machines à vapeur, les hommes, et tous les accessoires nécessaires. — Nous n'entreron« pas ici dans de plus amples détails, d'autant plus que la relation entre la pression P de l'atmosphère , sa température 5, et la hauteur atmosphérique où cette pression et cette température ont lieu, est encore inconnue aux savans. L'hypothèse de Leslie, celle de Laplace, et autres , si l'on veut , ne sont que des hypothèses ; et la prétendue formule barométrique de Laplace, avec laquelle certains savans ont fait tant de bruit dans ces derniers temps, et qui cependant, comme on le reconnaît ici, ne repose, au fond, que sur l'inexacte loi empirique (4) de la force expansive des gaz, serait très erronée pour de grandes hauteurs aérostatiques, auxquelles il faudrait s'élever pour pouvoir, avec des ballons, rendre au moins quelques services aux sciences.
Nous terminons ici ce que nous avions à établir scientifiquement pour montrer, tout à la fois, et la dépendance et la distinction que Ton trouve, d'une part, entre les lois fondamentales de la nature, qui constituent les principes théoriques des arts, mais qui , comme principes abstraits , ne forment encore que la base sur laquelle poseront les arts, et de l'autre part, entre les combinaisons humaines de ces lois fondamental/es, par lesquelles l'homme crée, au-delà de œ qui existe dans l'univers , des principes techniquts des arts, lesquels seuls, comme principes matériels, peuvent réaliser les arts eux-mêmes* — C'eu ici le lien de fixer enfin le pbincipk JURIDIQUE de la question légale des brevets d'invention, principe qui n'a pu
étre déduit jusqu'à ce jour. — Or, pour peu que Ton ait compris la distinction philosophique entre les .principes théoriques et les principes techniques des arts, telle que nous venons de rétablir ici positivement, on reconnaîtra que , dans toute lëgidation éclairée, un brevet d'invention doit être accordé à la découverte de tout principe technique , lorsqu'il est réalisé matériellement , et par conséquent à toutes les applications industrielles et explicites de ce principe technique; et Ton reconnaîtra de plus que Ton ne saurait même accorder alors de brevet d'invention à rien autre qu% la découverte d'un principe technique, réalisé matériellement. En effet, un tel principe technique est une véritable création humaine, au delà de ce qui existe réellement dans le monde; et, comme tel, ce principe est incontestablement, dans toute hypothèse de l'origine du droit, la propriété juridique de l'homme qui l'a produit. Cette propriété est même tellement absolue que Ton a de la peine à concevoir l'écart rationnel chez les législateurs qui en limitent la durée par celle du brevet d'invention, et bien plus encore à concevoir l'espèce de faveur ou de privilège que d'autres législateurs croient attadiée à l'exercice d'un si haut droit. — Cependant, les législations poeitivM sur les brevets d'invention, telles qu'elles sont en vigueur aujourd'hui dans la plupart des états civilisés, ont toutes pressenti 'au moins l'existence d'un tel principe technique, permanent et matériel, auquel, dans une invention quelconque , elles paraissent accorder exclusivement le brevet. Elles déclarent toutes qu'un diangement de forme, dans une invention, n'est pas un perfectionnement, et encore moins une invention nouvelle : elles admettent donc qu'indépendamment de rinvention matérielle , présente et visible , dont on peut changer la forme sans dtérer la chose inventée , il existe quelque chose de permanent , d'inaltérable , quoique invtsible ; et cette chose permanente et invisible ne saurait être rien autre que le principe technique de cette invention. Bien plus , tout en admettant ainsi un principe permanent dans une invention , les législations modernes sur les brevets , presque toutes , refusent d'accorder un brevet d'invention à un principe abstrait : elles sentent donc|déja la distinction qu'il y a entre un principe théorique ^ qui est toujours abstrait ou purement intellectudl, et un principe technique^ qui, étant produit et réalisé matériellement par lliomme , est le vrai principe d'une invention. — Mais, quelque incontestable que sok ainsi , dans ces modernes législations , le pressentiment du principe technique , il ftiut convenir que ce pressentiment est encore bien faible, et que c'est précisément de cette insuffisance dans la conception du vrai principe juridique des brevets que provient, pour le moins, le vague qui irégne dans ces législations, et qui donne lieu à ces nombreuses et interminables discussions concernant les propriétés brevetées ou garanties par ces défectueuses législations. — Voici, en peu de mots, les vraies conditions juridiques qui, d'après ce que nous venons d'apprendre dans cette IiitroductioD , doivent servir de base à la législation des brevets.
I®. -^La propriété d'un principe technique, dans toutes ses applications ma-
tériélles, est la plus haute propriété juridique que Hiomme puisse aToir, puisquelle s applique à une chose créée par lui et qui n'existait pas dans le monde ayant lui.
2**. — Comme tel, un principe technique, constituant le vrai principe d'invention, a droit, plus que toute autre propriété, à une garantie sociale, par un brevet d'invention. Et ce brevet doit être illimité, perpétuel, parce que, en droit , on doit respecter cette propriété sacrée , fruit du génie de Tbomme , pour le moins autant que Ton respecte, en droit, toute autre propriété, fruit de la seule sueur de Thomme.
3^. — Le gouvernement , pour pouvoir rendre efficace cette garantie de la propriété d^un principe d'invention , a le droit de prélever une taxe , non seulement sur la délivrance du brevet, mais dé plus annuellement, comme sur toutes les autres propriétés. — Mais , n'étant pas compétent pour juger du mérite et de la priorité des inventions , le gouvernement doit accorder tout brevet de ce genre qui lui est demandé, et qui n'est ainsi quun simple acte légal de prise de possession. Il doit laisser, d'une part, aux tribunaux d'établir la priorité légale d'un brevet contesté, et de l'autre part, au public de juger, dans une libre concurrence, la validité industrielle de l'invention.
4"". — Dans toute invention, il existe toujours et nécessairement, an sa ou à l'insu de 1 inventeur, un principe technique auquel se réduit cette invention, et auquel seul doit être accordé le brevet , pour garantir complètement la propriété de cette invention, contre de plausibles modifications ou de prétendus perfectionnemens. -— Ainsi , lorsque l'auteur d'une invention accuse lui-même son principe technique, le brevet doit être accordé explicitement à ce principe matériel lui-même, considéré comme principe d invention; et lérsque rameur d'une invention ne présente que la chose inventée, sans pouvoir indiquer le principe technique de cette invention, le brevet doit néanmoins être accordé implicitement à ce principe dlnvention , en laissant alors aux tribunaux à statuer sur les cas litigieux de contre-façon ou de perfectionnement dans les modificaticms ultérieures de cette chose inventée.
5®. — Quant aux principes théoriques, que la raison humaine transforme en principes techniques , en dépassant ainsi les limites de ce qui est créé , ils ne sauraient, comme principes abstraits, ou purement intellectuels, impliquer aucun droit à une propriété juridique, parce qu'ils sont Fouvrage de la création existante, et non Touvrage d une création propre à l'homme.
6<>. — La seule propriété juridique que les principes théoriques peuvent impliquer réellement , est la propriété de renseignement pubUc de ces vérités dans des livres, parce qu un tel enseignement, par le moyen de livres, constitue une espèce de réalisation matérielle des principes théoriques ou abstraits , réalisation qui est alors Fouvrage de l'homme. — Ainsi, tout livre, constaté comme bit matériel par l'autorité poUtique, devient la propriété perpétuelle de son auteur; et en cas de
litige sur la découverte des vélrités qui y sont contenues, les tribunaux seuls, en s aidant de tous moyens discrétionnaires, ont le droit de prononcer sur cette priorité contestée.
yo^ — g£iQ5 doute, la découverte des principes théoriques, considérés comme lois fondamentales de la création, implique le plus grand mérite que Thomme puisse avoir sur la terre. Mais, ce mérite, comme dépendant des destinées absolues ou éternelles de Tbumanité , auxquelles se rattachent immédiatement de pareilles découvertes, est transcendant, infini, et par conséquent incommensurable avec ce qui concerne simplement les destinées relatives ou terrestres de Tbomme, où s'établit la valeur économique des productions humaines. D'ailleurs, par cette haute destination des découvertes dont il s'agit, leur marché public est chez l'humanité entière, et non chez les contemporains, qui, le plus souvent, sont incompétens pour décider de si grandes questions : la postérité seule peut le faire péremptoirement. — Toutefois, il peut y avoir, dans ces hautes découvertes des lois fondamentales du monde, une utilité présente et en quelque sorte terrestre, comme, par exemple, la culture intellectuelle des contemporains, la gloire nationale, car il n'existe pour une nation de véritable gloire que dans ce q^i'elle a fait réellement pour contribuer, par la découverte de la vérité, à l'accomplissement ies destinées absolues de l'humanité. Et alors , les contemporains , ou les nations chez lesquelles se font ces hautes découvertes, peuvent, jusqu'à un certain point, les apprécier dans ces limites de leur utilité actuelle; et ils peuvent ainsi, non les payer par des encouragemens , des récompenses nationales , et autres titres pareik, mais les honorer par l'aveu d'une reconnaissance publique.
Teles sont les conditions juridiques fondamentales sur lesquelles, conformément à la présente distinction philosophique des pnncipes théoriques et des principes techniques dans les sciences, doivent être basées les futures législations positives concernant les brevets d'invention. — Nous ne prétendons* pas certainement que Ton réforme, dès aujourd'hui, ces législations positives; mais, en nous fondan: sur ce que, dans la plupart des pays civilisés, ces législations manifestent déjà le pressentiment des principes techniques dans les inventions, comme nous l'avons prouvé plus haut, nous espérons qu'en fixant enfin explicitement leurs vrais principes juridiques, comme nous venons de le faire, nous obtiendrons, pour la garantie complète de notre propriété, dans l'application de ces lois positives, une interprétation libérale et conforme à ces principes juridiques absolus. Aussi, pour mieux fonder cette espérance, chercherons- nous natureUement à prendre nos brevets dans les pays où les grands intérêts de l'humanité sont le plus respectés (*).
(*) Qae poorrait<on penser de la France à cet égard, si on voulait la juger par la série d'articles que le joaroal le Temps a produits immédiatement après qu il eut annoncé qu'une partie de nos inventions, concemiot les machines à vapeur, a été libéralement acquise par une compagnie française? — Pour Thonneur de la France, personne dans ce pays n'approuverait le vandalisme de ces articles, dont le dernier, qui ma*
30 BIACHINES
n «tt sans doute superflu de dire ici que les Sept oonditioDS juridiques que nous Tenons d^exposer, ne forment, en qudque sorte, que les principes philosophiques des vraies législations sur les hrevets, et par conséquent que le système entier et détaillé de ces législations doit et peut être déduit de ces principes, en les combinant d'ailleurs avec les autres conditions, juridiques et politiques ^ des états où ces lois seront établies. — Ainsi , pour donner un exemple des conséquences nécessaires des susdits principes, nous remarquerons que, diaprés ces principes, la diose du monde, tout à la fois, et la plus injuste, et la plus impolitique pour un pays, serait 4'empécher légalement le propriétaire d^un brewet d*exploiter sa propriété dans des pays étrangers, en lui interdisant la fecnké ju-ridique de prendre un brevet d'importation dans ces pays ; car, les étrangers ne manqueraient pas alors de prendre cher eux de tels brevets d'importation , et l'auteur de Finvention, sans parler de Finjustice qu'on lui ferait, se trouverait ainsi empêché d'exploiter sa propriété dans ces pays , au grand détriment du pays oè il aunât pris le brevet d'invention, parce que ces étrangers, s'ils sont plus habiles dans la production de cette espèce d'industrie, inonderaient immanquablement de leurs produits tous les marchés du monde civilisé. «^ Un autre exemple des conséquences nécessaires qui résultent des principes susdits, s'offine dans le concours de plusieurs principes techniques distincts pour l'accomplissement d'une seule invention systématique; exemple où il s'agit de décider sll suffit alors d'un aeol brevet d'invention pour tous ces différens principes réunis ainsi dans l'obtention d'un seul but, ou s'il fiiut autant de brevets séparés qa'il y a de principes distincts dans cette invention. Or, d'après nos principes jmridiqnes précédens, cette décision ne présente aucune difficulté; car, par suite de ces principes mêmes , il est manifeste que si Fauteur veut bomar sa propriété à sa seule invention systématique, à laquelle concourent ces différens principes techniques, un seul brevet doit lui suffire ; mais s'il veut prétendre à la propriété distincte de diacon ds ces princ^es techniques, dans leurs antres applications industrielles, ii faut autant de brevets qu'il y a de principes dont il veut ainsi prendre possession.
Ce dernier exemple s'applique à nous*ménie dans nos nouvelles machines à vapeur. — - En effet, dans toute madiine à gaz» il existe conjonrs deux choses très distinctes qui concourent ensen^e à la production de l'efiGet systématique de ces machines, savoir, d'une part, l'emploi de la force motrice de la vapeur ou du gax, qui est ce qui constitue proprement la Machive, et de l'autre part, la production de cette vapeur ou de ce gas, qui se fût dans un appareil distinct,
nifestait leur véritable but, ëtait destiné oayertement à nouf priver même des avantages de sa législacioii actncUe sur kw brevets, en alléguant, diaprés les ignares doctrines des Saint-Shnoniens , !a raison riificale â'fÊn dangereux monopole ; comme si, confoimément à ce que l^oti vient d'apprendre dans la présente Intrododion , il ponvatt j avoir an monde quelque cbose d« phis absurde en droit que de vouloir eibpécher quelqu'un d'exercer le MOROfOLS ni sa monuiré.
nommé communément, pour les machines à yapienr, bouilloire oo chaudière. Or y il est manifeste que les principes techniques qui serrent respectivement à la construction de la machine et de la bouilloire, sont nécessairement dilEférens, par suite même de la nature distincte de ces fonctions ou phénomènes physi* ques. Ainsi, dans le cas où nous voudrions, en outre de la propriété de nos madiines, conserver généralement la propriété de nos bouilloires, nous serions obligé de noos munir de brevets séparés pour ces bouilloires. — Mais , pour mieux préciser cette question accessoire, et pour jeter ainsi un nouveau jour sur les présentes machines à vapeur, nous allons^ encore signaler ici en déjDsil les principes théoriques de nos bouilloires, comme nous avons signalé plus haut les principes théoriques de nos machines elles-mêmes.
Il est manifeste que, puisqu'il s'agit, dans ces bouilloires, de la production de la vapeur d'eau ou d'autres gaz quelconques par le moyen de la chaleur, c'est dans les lois fondamentales de la chaleur ou des phénomènes caloriques qne doivent se trouver les principes théoriques des bouilloires dont il est question* — Malheureusement , la science moderne est encore bien moins avancée dans la détermination rigoureuse ou mathématique de ces lois fondamentales de la chaleur qu'elle ne Test dans la susdite détermination pareille des lois fondamentales de l'action mécaniques des gas : tous les efforts des géomètres, pour parvenir à cette détermination mathématique des lois de la chaleur, ont manqué; et leurs résultats, si Ton en excepte quelques petites formules empiriques et limitées, sont généralement ou des inductions erronées ou même de monstmeoses hypothèses, comme nous allons le voir rapidement.
La cause de ce complet n^uvais succès des savans modernes consiste ici en ce que le phénomène de la chaleur est transcendant, et par conséquent en ce que les principes intimes de ce phénomène, qui servent à fixer ses lois fondamentales, se trouvent hors des conditions de Texpérience, où ces savans dierchent à découvrir ces lois. — C'est donc dans des régions supérieures à Texpérience, etvpar conséquent tout à £ùc à priori, qu'il fallait chercher ces lois mystérieuses; et c'est en effet de ces hautes régions que la philosophie de la physique va nous les apporter ici, du moins dans l'étendue où ces lois de la chaleur constituent, pour nous, les principes théoriques des bouilloires dont il
••aghO.
H ' ' ■ Il I , — — ....
(*) 8aos doate, les phénomènes de la chaleur se manifettent dëfinitiTement dam le domaine de l'eiqpërienca. BSais, il en est de ces phénomènes physiqoes comme des phiénomènes (^mëtriqiies dépendant de qvaoltoés tnuMctndantes , par exemple , du rapport de la circonférence da cercle à son rayon. On a pu, dans Fenfimoe des sciences , en Egypte ei dans tout TOrient , fixer à posteriori, par Texpérience , une Taleur approchée de ce rapport transcendant; mais, la loi fondamentale de la génération algorithmi(]ue de ce rapport, telle que nous l'aTons donnée dans notre Philosophie des Mathénuttiques , par le moyen de quantités idéales (imaginaires), qui n*ont point d*existence dans le domaine de Fexpérience, ne pouTait certamement pas être découyerte à posteriori , c*est*à-dire dans ce domaine empirique.
Ce qui surtout induit en erreur nos savans empiriques, lorsqu'ils veulent s'élever jusqu'aux principes de la science de la nature, c'est que, comme nous l'alTons déjà remarqué plus haut, ils n'ont encore aucune notion quelconque, ni philosophique, ni même scientifique, de la construction intime de ta matière par l'équilibre de ses forces éltSmentaîres. La plupart de ces savaos, ou plutôt tous indistinctement, en suivant encore la grossière hypothèse de Leucippe ou de Moschus, ne voient et ne calculent dans la matière que ses prétendus molécules ou atomes; et ils prouvent ainsi qu'ils n'ont aucune idée de la matière. — On conçoit fecitement que nous ne pouvons pas entrer ici dans ces discussions primordiales sur la nature de la matière , et que nous devons nous horner à présenter les résultats de cette haute philosophie de la physique, autant que dous en avons besoin, en laissant aux savans à reconnaitre la vérité de ces résultats par leur conformité avec les phénomènes caloriques, reconnus par l'expérience.
Ainsi, nous dirons, avant tout, et sans autre déduction, que, pour parvenir à la détermination des lois qui régissent la matière, il faut reconnaître deux éléuens primordiaux : l'un planétaire , que nous désignerons par n et qui fixe , dans chaque planète, et ses satellites, lorsqu'elle en a, l'intensité primitive de la force hëC&- NiQtiE dans la matière générale de cette planète; et l'autre hyUùjxte , que nous désignerons par A et qui, en constituant la température absolue ou normale de toute matière spécifique, fixe sa qualité chimique. — Pour donner une idée plus ' positive de ces deux élémens, surtout dans leur relation mathématique , nous fixerons à l'instant celte relation; et il nous suffira alors de nous former une idée exacte d'un seul de ces élémens, surtout de l'élément hyléique, c'est-à-dire de la température absolue x d'une matière spécifique, ayant une qualité chimique distincte. Or, cette température absolue des substances matérielles, ayant des qualités chimiques différentes , température dont la mesure a est difïérente pour chacune île ces substances d'une qualité chimique distincte, est celle à laquelle ces substances, en les y ramenant respectivement, ont toutes, dans la même masse ou quantité de matière, la hêhe quantité de chaleur intime ou de CALORIQUE, quelle que soit l'idée que l'on se forme d'ailleurs de ce calorique. Ainsi, cette quantité de chaleur intime, qui existe dans toutes les substances simples, lorsqu'elles sont ramenées à leur température absolue ou normale a, forme manifestement I'dnité absolue de la mesure du calorique ou de la quantité de chaleur que ces substances matérielles peuvent contenir dans toutes autres circonstances. — Mais, cette quantité normale de chaleur, qui répond à la température absolue a des corps, ne saurait y être reproduite constamment, si elle ne dépendait pas de quelque condition intime ou essentielle de ces corps, et nommément de leur densité; et ce qui est plus , cette quantité normale de chaleur ne saurait ainsi être reproduite constamment si, pour chaque densité différente, les substauces matérielles n'avaient pas une quantité de calorique ou de chaleur intime, qui leur soit pbopbe, indépendamment de toute chaleur que ces substances peuvent se communiquer
A VAPEUB. 33
dans leur action réciproque. En eiTet, dans la loi statique fondamentale des gaz (a), loi qui, quoique masquée par d'autres forces «élémentaires de la matière, continue à subsister dans les deux autres états mécaniques, de liquidité et de solidité, dans cette loi, disons-nous, l'une des trois quantités principales {, â, n, dont elle dépend, demeure indéterminée d'une manière absolue; de sorte qu'il y aurait indétermination dans la nature si, entre deux de ces quantités, et nommément entre la densité { et la température ^, il n'exisuit pas originairement une détermination réciproque et absolue, sur laquelle s'établissent ensuite toutes les déterminations relatives et variables de ces quantités f et <9. — C'est faute d'avoir connu cette détermination réciproque et absolue de la densité { et de la température ^ des substances matérielles, détermination qui, dans tout état de leur densité, leur assigne une tehpératdre propre, indépendamment de celle qu'elles se communiquent dans leur action réciproque, et c'est faute surtout d'avoir connu la susdite température absolue a de ces substances , laquelle est le principe de leur tempe* rature propre, et qui certes ne pouvait être aperçue dans le domaine de l'expérience, quoique ses résultats apparaissent définitivement dans ce domaine, comme nous allons le voir, c'est faute, disons-nous, de cette double connaissance transcendante que les savans, en manquant ainsi de principes philosophiques , ont dû errer dans toutes leurs prétendues déterminations mathématiques des lois fondamentales de la chaleur.
Procédons maintenant, avec ces hauts principes, à la vraie détermination de ces lois de la chaleur; et commençons par fixer la relation entre les deux susdits élémens primordiaux de la matière, l'élément planétaire n, et l'élément hyléiqne a. — Pour cela, en conservant la notation que nous avons adoptée dans la loi statique (a) des gaz, et en observant pour toujours, comme nous venons de le dire, que cette toi, quoique masquée par d'autres forces élémentaires, subsiste généralement dans les deux autres états mécaniques de la matière , de sa liquidité et même de sa solidité, dénotons de plus par f la température propre qui correspond à la densité ^ , et par v un certain nombre constant , dont nous connaîtrons tantôt le sens et la valeur. Et avec ces données , concevons et construisons la quantité . . . (5i)
quantité qui , en vertu du facteur «- de la composition chimique , dont nous verrons ci-après la détermination , demeure constante et constitue ainsi mani- ' festement la masse élémentaire des substances matérielles ayant des qualités chimiques disfinctes. En introduisant cette quantité dans la loi sutique (2], on aura. . . (Sa)
et FoQ Terra comment, dans les différentes modifications chimiqoes, la force ezpansiTe n de la matière dépend originairement de sa masse élémentaire />. — Or, pour en Tenir à la rdation en question des deox élémens de la matière , planétaire et hyléique, obserrons que c'est précisément dans cette relation oo dans ce concours réciproque que ces élémens fixent, en principe, la masse élémenlaire D de toute substance matérielle ayant une qualité chimique distincte. Et comme telle, cette relation, en dénotant par m la somme des nombres p et », • •• (S3)
fi
où Ton Toit que la masse élémentaire D d'une substance chimique, telle que nous en aTons établi la signification à la marque (5i), dépend primitiTement , tout à la fois, et de l'élément planétaire n du corps céleste où elle a lieu, et de l'élément hyiéique a , c'est-à-dire de la susdite température absolue > de cette substance , température qui , par cette influence calorique de la lumière dans la matière ^ fixe sa qualité dûmique sur ce globe. — Kous Toyons ainsi qae, dans ses belles conjectures, faites à l'occasion de ses récentes analyses chimiques des aércrfithes, Berzélius a un peu trop généralisé ce que Ton obserre sur notre planète, en supposant que les élémens chimiques sont les mêmes dans les différentes planètes, quoiqu'il soit Trai que les élémens n et ^ sont les mêmes pomr la terre et pour son satellite, la lune.
Ayant ainsi arrêté ces élémens primordiaux et philosophiques de la science de la chaleur, oo plutôt de la science entière de la physique et de la chimie, nous pouTons actn^ement, sans autre déduction préalaMe, aborder la déto*mination mathématique des lois fondamentales de la dialeor; lois que nous noos sommes proposé de déroîler, du moins dans Fétendue où nous aTons besom de les connaître ici , pour arrêter les principes théoriques de nos direrses bouilloires. — Or, la première de ces lob fondamentales de la chaleur est manifestement cdle qui, en fixant la susdite CHAi^ci PioPiB des substances matérielles, comme dépendant de la DcasrrÉ de ces substances, introduit une liaison absolue entre leur température propre 5 et leur densité { , et fait ainsi cesser Findétermination dans la nature, qui, d'après ce que nous aTons déjà remarqué, subsiste encore dans la matière en Tertu de la loi (2) de sa force expansive ; loi dans laquelle, par sa forme d'équation algorithmique, l'une des trois quantités principales ^ , { , n , demeure toujours indéterminée en elle-même. Comme telle , cette loi de la chaleur propre des corps, est éridemment la loi loaMALC de la chaleur, et par là même de la nature entière. — Voici sa détermination mathématique.
Désignons par i la densité donnée d*un gas quelconque, simple ou composé, et par f sa température propre, correspondant à cette densité /. Désignons de
ma
plus par { toute autre densité quelconque de ce gaz, et par ^ sa température propre , correspondant^ à la densité générale {. — Alors , en conservant au nombre m la signification qu^il a dans la relation (53) , et en dénotant par h y «-, « , trois nombres constaos dont nous fixerons à Tinstant la signification respective , nous aurons , pour la loi normale de la chaleiur dont il s'agit y la détermination. . . (54)
dans laquelle la variable x de la feculté^ qui reçoit Taccroissement «»« dans les focteurs progressifs de cette feculté, doit avoir la valeur déterminée ... (55)
X zz: wêftt,^ .
Quant aux trois constantes h, w, m, ^ Ton suppose, d^abord^ pour la première h de ces quantités , que la densité normale ^ est celle où la température propre f est la température absolue a de cette substance chimique, et si Ton suppose de pins que la différence ••(•+' — ^J des températures propres, multipliées par la quantité «", forme un degré tbermométrique , l'expression générale (54) don- ' nera, pour la signification de la constante h, l'expression particulière... (56)
où Ton voit que cette quantité h est la fraction de la compression nobmale que subissent les substances matérielles, lorsque, étant ramenées respectivement à leur température absolue a, elles éprouvent, dans leur température propre, multipliée par «*, un changement d'un degré tbermométrique. — Pour ce qui concerne ensuite la deuxième «- des trois constantes A > «" > « 9 il est manifeste que , comme facteur de la différence ( 4^ — ^ ) des températures ^ elle dépend de ce que l'on nomme la capacité calorique de la substance matérielle dont il s'agit , capacité dont nous verrons ci-après la loi. En effet , par cette signification de la quantité «- , l'exposant ^Ç^ — ^)dela fisK^ulté qui entre dans la loi normale (54) 9 dépend ou plutôt provient de la quantité absolue de chaleur dans cette substance. — Enfin , pour ce qui concerne la troisième u des quantités constantes h, «-, «9 elle mesure manifestement le degré de productivité calorique par compression , dans la substance distincte à laquelle se rapportent ces quantités.
Si l'on élimine, de l'expression (54) de la loi normale de la chaleur, l'élément hyléique a, par la relation fondamentde (53) des élémens de la matière, cette loi normale recevra l'expression ... (57)
— = 11 — hn.D.e *^* I
dans laquelle n'entre plus que Félëment planëtaire n, qui demeure constant pour toutes les substances de la terre , et la masse élémentaire D y qui, par le moyen de son expression (Si), peut être calculée pour toute substance distincte et donnée. — Il ne restera donc qu'à connaître le produit constant ( ht) et les deux nombres constans «-et « ; et pour cela , comme nous le verrons à Finstant, trois expériences suffiront complètement.
Quant à la densité normale ^ et sa propre température correspondante ^9 qu'il feut connaître pour l'application de la loi (Sy) à la détermination de la relation entre toute autre densité { et sa température correspondante A^^ nous anticiperons ici, par un extrait, sur notre Philosophie de la Physique y pour éclaircir cette question, autant que nous avons besoin de la connaître. Nous ferons ainsi remarquer « que la détermination à priori de la relation absolue et « primitive entre '^ et ^, de laquelle dépendent ici toutes les autres relations « entre { et ^]/ , ne peut encore , dans cette simple philosophie de la physique , « être donnée généralement, parce qu'elle dépend de la fixation mathématique a de la science de la chimie, fixation pour laquelle, par anticipation sur notre a Philosophie de la Chimie y nous avons posé, sous la présente marque (53), la a première base, qui elle-même est encore inconnue aux savans. Tout ce que a nous pouvons déjà fixer à priori concernant la relation absolue et primitive « entre ^ et ^ , c'est de reconnaître que cette relation se trouve donnée immédia- « tement par le phénomène de l'ébullition des liquides ou de leur évaporation, en a remarquant à priori , comme cela est facile à concevoir , que ce phénomène ne « peut avoir lieu que sous la condition de la relation absolue entre la densité i^ ft de la vapeur et sa température correspondante ^, parce que ce n'est que « sous des conditions absolues qu'en principe peut avoir lieu une telle gêné- « ration de la vapeur dans le liquide. — Nous pouvons donc employer déjà « utilement la présente loi normale (54) ou (57) de la relation absolue entre ft les densités { et leurs températures correspondantes 4"» ^^ l'étendant à tous «les fluides élastiques qui, dans les bornes de nos connaissances empiriques, a proviennent de Fébullition ou de la vaporisation de liquides; fluides ëlasti- « ques auxquels on attribue le nom de vapeurs, que nous conserverons ici a pour cette application spéciale de notre loi normale, en remarquant que « c^est principalement sur cette classe de fluides élastiques que peut s'étendre « en général la question de moteurs des machines à vapeur. »
Or, dans cette application spéciale de notre loi normale aux vapeurs où l'on connaît les conditions de l'ébullition ou de la vaporisation des liquides dont elles proviennent, et généralement dans toute application de cette loi normale^ la force expansive « du gaz est toujours donnée par la loi statique générale (a), quelles que soient les relations entre la densité { et la température 5.
Mais, lorsque cette relation est absolue, c'est-à-dire lorsque la température B^ est en quelque sorte propre au gaz , en se réglant en lui sur sa densité { , et non sur quelque communication extérieure, la force expansive n du gaz , comme appartenant alors en propre à ce gaz lui-même, doit être distinguée. En conséquence, nous la nommerons spécialement force élastique des gaz, et nous la dénoterons par la même lettre n enfermée dans des parenthèses , savoir , par (•). Ainsi, en désignant par <f la température à laquelle, sous la pression ^S se fait Téhullition d'un liquide dont la vapeur a alors la densité J", et en considérant toute autre densité { de cette vapeur , ayant en ébullition la température 4/ correspondant à cette densité {, la loi statique (2) donnera, pour la force élastique de cette vapeur, l'expression ... (58)
Et par conséquent, si, par le moyen de la loi normale (Sy), on élimine le rapport des densités { et /, on obtiendra, pour la force élastique (u) des vapeurs, correspondant à une température quelconque ^ de FébuUition ou de î'évaporation de leurs liquides respectifs, l'expression complètement déterminée . . . ( 59)
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dans laquelle, comme nous venons de la déduire, ^ est la température de FébuUition de ces vapeurs sous la pression f*S ^ en supposant que le facteur r est égal à l'unité lorsque la température générale 4" est égale à là température ^ de FébuUition.
Tel est donc le principe théorique de tous les moteurs qui, sous la forme de gaz provenant de FébuUition ou de la vaporisation de liquides, tels que les vapeurs d'eau, d'alcool, d'éther sulfurique, etc., le cblore, l'acide carbonique, le cyanogène, l'acide muriatique, le gaz ammoniacal, etc., peuvent être employés dans les machines à vapeur. — Dans cette loi (69) de la force élastique des gaz ou vapeurs, il ne reste d'indéterminés que le produit (An) et les deux nombres constans w et «; quantités qui, comme nous l'avons déjà dit, peuvent être déterminées par trois expériences. — Quant au facteur «*, nous avons déjà dit plus haut que ce facteur est égal à l'unité pour les substances simples, et par conséquent pour leurs mélanges sans combinaison chimique, et qu'il ne reçoit une valeur différente de l'unité que pour les substances composées; valeur qui peut même, dans chacune de ces substances composées, varier avec leur densité. Comme tel, ce facteur r, qui dépend de la variation spéciale des affinités dans chaque substance composée, doit, suivant la génération
neatre des quantités (frayez nos ouvrages mathématiques) ^ aToir la forme générale • . . (60)
