CHAPITRE I. — CHALEUR ET TRAVAIL

bronze en limaille ; il y eut une dépense considérable de travail qu'on peut assimiler à celle d'un poids P tombant d'une hauteur //; ce travail était transformé en force vive moléculaire, c'est-à-dire en une quantité de chalt^ur qui fut recueillie dans un calorimètre à eau et trouvée égale à 1 156 calories par gramme de limaille enlevée.

n. Si Ton fait tourner une roue à palettes dans un liquide, celui-ci oppose une résistance qui dépense une partie du travail moteur, et il s'échauffe d'autant plus que cette dépense est plus grande.

m. Quand, au moyen d'une pompe foulante, on comprime un gaz dans un récipient entouré d'eau, il oppose au jeu du piston une résistance, c'est une dépense de travail, elle est accompagnée d'un échauffement de l'eau.

Transformation de la chaleur en travail. — Ces exemples prouvent ce premier point qu'un travail mécanique dépensé peut se transformer en chaleur. Si notre théorie est fondée, la proposition réciproque sera vraie ; la chaleur, n'étant que la somme des forces vives moléculaires, pourra s'anéantir à son tour et créer une quantité de travail équivalent : c'est ce que nous allons montrer.

L Si dans un réservoir entouré d'eau on a comprimé de l'air, et qu'on le laisse ensuite se dilater de manière qu'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 même phénomène s'observe dans les machines à vapeur, Ii^ vapeur se refroidit pendant qu'elle chasse le piston.

n. Si on allonge une lanière de caoutchouc en la tirant vivement par ses deux bouts, elle résiste, dépense du travail et s'échauffe; quand on la laisse ensuite se contracter par son élasticité, elle développe du travail et elle se refroidit.

m. Gay-Lussac a montré que si l'on réunit par un tube de communication deux ballons dont l'un est vide et l'autre plein d'air, la température s'élève dans le premier, où la pression augmente, et qu'elle s'abaisse dans l'autre, où la pression diminue. Les deux variations thermométriques sont égales ; il s'ensuit que la môme quantité de travail détruite ou créée est accompagnée d'une quantité égale de chaleur créée ou détruite.

IV. M. Joule a modifié cette expérience de la manière suivante. Il plaça dans un 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 robinet, ils se mirent en équilibre de pression à 1 1 atmosphères, mais il n'y eut aucune variation de température dans le calorimètre, parce que la chaleur détruite par la détente dans le premier ballon était égale à celle qui 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 avoir aucun changement de force vive ni de chaleur. Si, au contraire, le second ballon est plein d'eau el que l'air 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 c; qu'ensuite il les dilate pu 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 \es molécules, à donner à chacune d'elles une vitesse r, une augmentation de force vive^/wt'^, et à leur ensemble ^S/zh^^, c'est-à-dire à produire une quantité de chaleur \l.nn>^. Il faut donc qu'on ait l'équation générale

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

Or, on ne peut pas exprimer cette chaleur en force vive, car on ne connaît pas la vitesse que prennent les molécules ; on ne peut 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

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et par conséquent