CHAPITRE I. — CHALEUR ET TRAVAIL

Itronzo en limaille; il y eut uce dépense con.^i(hM'al)le de travail qu'on |)init a\similer à celle d'un poids P tombant d'une hauteur //; ce travail élait transformé en force vive moléculaire, c'est-à-dire en uneipianlité de chaleur i|iiifut recueillie dans un calorimètre à eau et trouvée égale à 1 156 ciilories |wr lîramme de limaille enlevée.

II. Si l'on fait tourner une roue à palettes dans un li([uide, celui-ci oppose liiK' résistance qui dépense une partie du travail mote\ir, et il s'échaufî»» liiiiiUmt plus que cette dépense est plus jrrande.

III. Quand, au moyen d'une pompe foulante, on comprime un gaz diins un récipient entouré d'eau, il oppose au jeu du piston une résistance, c est .ne déjiense de travail, elle est accompaimée d'un échaulVinent de l'eiiu.

Transformation de la chaleur en travail. — Ces exemples prouvent 't'|)romier point (|u'un tra\ail mécani(pie dépensé peut se transformer en 'hiileur. Si notre théorie est fondée, la proposition réciproque sera vraie; li^ chaleur, n'étant que la somme des forces vives moléculaires, pourra ^anéantir à son tour et créer une quantité de travail équivalent : c'est ce lie nous allons montrer.

L Si dans un réservoir entouré d'eau oii a comprimé de l'air, et qu'on le di-î^e ensuite se dilater de manière (lu'il soulève un piston chargé de poids, il y a création de travail, il faut qu'il y ait perte de force vive : l'eau se refroidit. Le môme phénomène s'observe dans les machines à vapeur, la \apeur se refroidit pendant qu'elle chasse le piston.

II. Si on allonge une lanière de caoutchouc en la tirant vivement par ses leux Iwuts, elle résiste, dépense du travail et s'échauffe; (pumd on la laisse insuite se contracter par son élasticité, elle développe du travail et elle se refroidit.

III. Gay-Lussac a montré que si l'on réunit par un tube de communication ''<Mi\ ballons dont l'un est vide et l'autre plein d'air, la temj)érature s'élève l^ns le premier, où la pression augmente, et qu'elle s'abaisse dans l'autn», '•ù la pression diminue. Les deux variations thermométriques sont égales; I >ensuit que la même quantité de travail détruite ou criée est accoiiîpa- ;t)(^î d'une quantité égale de chaleur créée ou détruite.

IV. M. Joule a modifié cette ex|)érience de la manière suivante. Il plaça dans «m calorimètre deux ballons de cuivre de môme capacité, dont l'un était rempli d'air à aa atmosphères et l'autre vide. Étant réunis par un tube à f>binel, ils se mirent en équilibre de pression à 1 1 atmosphères, mais il n'y "ui aucune variation de température dans le calorimètre, parce que la 'Valeur détruite par la détente dans le premier ballon était égale à celle 'l«i était créée par la compression dans l'autre ballon, qu'il n'y avait en

somme ni dépense ni accumulation de travail, et qu'il ne devait y a^oi^ aucun changement de force vive ni de chaleur. Si, au contraire, le second ballon est plein d'eau et que Tair en y entrant soit obligé de la chasser, la température s'abaisse dans le calorimètre.

Équivalent mécanique de la chaleur. — En généralisant ces résultats

on est amené à dire que tout travail dépensé dans un organe mécanique produit d'abord un travail extérieur dans les corps r; qu'ensuite il les dilate ou les contracte, et qu'une portion se dépense à écarter ou à rapprocher les molécules : c'est ce qu'on nomme le travail intérieur i-^ qu'enfin une autre partie de ce travail est employée à faire vibrer rapidement lei^ molécules, îi donner à chacune d'elles une vitesse p, une augmentation de force vive v//i«'% et à leur ensemble ^Zmv^, c'est-à-dire à produire une quantité de chaleur {liuv"^. Il faut donc qu'on ait l'équation générale

Si l'on choisit des exemples où il n'y ait iwint de mouvements extérieurs r communiqués, ni de travail intérieur / produit, il faudra que le travail dépensé T soit exactement représenté par la chaleur créée ~^nn*^.

Or, on ne peut pas exprimer cette chaleur en force vive, car on ne conntiît pas la vitesse que prennent les molécules; on ne j)eut que la mesurer proportionnellement, en calories, c'est-à-dire avec une unité convenue. Soient Q cette mesure en calories, E un coefficient constant : il faut que l'on ait

et j)ar conséquent