CHAPITRE XII

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Recherches sur la nature de la chaleur et de la

lumière.

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« Quoique i invention d hypotheses plausibles * » indépendantes de toute liaison avec des obser- » valions expérimentales, ne puisse être que d’une » très faible utilité pour l'avancement des sciences » physiques , cependant la découverte de principes « simples et uniformes ? au moyen desquels un » grand nombre de phénomènes, en apparence hé- » témgènes, se trouvent réduits à des lois cohé- » imites et universelles , doit toujours être con- « Sidérée coinmé influant d’tïne manière très, }) importante sur les progrès de l’esprit humain. »

Young.

20 r. Nous ne pouvons espérer d’àmvér à une connaissance exacte dm lois de la nature, et de la constitution des corps physiques, que par des efforts multipliés. Mais chaque individu peut, avec le zèle et la persévérance convenables, sou» lever une partie du voile dont il a plu à la Bonté Infinie de couvrir les phénomènes de l’onivers.

. 3 Hi S® LA NATURE

Aussi trouvons-nous qu’une immense collection

a été rassemblée avec le temps sur toutes sortes de sujets , et qu j^^j^as§e§j par: suite, de la dé¬

couverte de principes communs à chacune d’elles. Ce moae de classification de la science tend merveilleusement, à la perfectionner, , non-seulement ce donnant plus de facilité pour retenir ce qu’on

a appris et pour l’employer avec avantage, mais aussi en suggérant de nouveaux movens de re-

enerebef et d’experiences, et par conséquent en éten4^n|iî^§fji§jfpçàdi^©fcïSg'^ftî|x objets. / Kf j La nature de la lumière et de la chaleur n’est avoir été r e c h e r èlj é^i dirais rien n’a été dit jusqu’ici qui ait été reçu généralement comme la véritable application des phénomènes; et comme j’ai considère ce sujet d’une manière un peu différente de celle dont en ont parité ceux qui l’ont déjà traité, je vais profiter de l’ occasion que me donne cet ouvrage pour faire connaître mes idées à^u^quiîteJiconteYÊ aoèecmq jisq >J ob $not J202. Newton, voulant expliquer differ ens phénomènes de la natjare, imagina que tout l’espace est pénétré par un fluide éminemment élastique et d’une extrême légèreté (i) , lequel peut, dit-il,

(0 V oyez l’Optique de Newton , questions 18 et 22.

DE LA CHALEUR ET DE LA LUMIÈRE

remplir les espaces entre les planètes, et les antres corps célestes, sans produire sur leurs mouvemens un effet qui puisse en aucune sorte nous être sensible. Supposons que ce milieu y fluide dame haute élasticité, soit le calorique ou la chaleur. Suppo-

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sons encore que la chaleur et la lumière sont le meme fluide agissant aveq différens degrés d’intensité. A l’aide de ces suppositions, et de la comparaison de faits connus, je me propose de rendre raison de divers phénomènes, et j’espère persuader à mes lecteurs que l’explication que j’en donne est la véritable- tontes les fois, du moins, que je serai assez heureux pour pouvoir me faire comprendre. La lumière et la chaleur étant ici considérées comme le même fluide, j’emploierai 3e mot calorique pour désigner le fluide en général, et les noms de chaleur et de lumière serviront

à indiquer ses deux états.

20 3. Si deux corps sont suspendus et en équilibre dans un fluide élastique, leurs surfaces seront de toute part pressées avec la même force . - Mais si quelque* force perturbatrice oblige les corps de s’approcher l’un de l’autre, la portion de fluide interposée exigera nécessairement de la force pour la déplacer, et par conséquent elle exercera une pression sur les deux surfaces en regard , tandis qu’il y aura une diminution de près-

3'j6 feoMERCIffeS SUR. LA NATURE

sion sur les deux surfaces opposées. Maintenant ,

si toitt espace est; rempli de calorique, Fa ( traction mutüclle de la terre et do soleil, et le mouvement de la première, doivent occasionner mie augmenta-

tion d' action sur leurs surfaces en regard (s), et de cette cause résultent les phénomènes de lumière et de chaleur qui ont lieu du côté de la terse qui est tourné vers le soleil ; tandis que du côté opposé la diminution de pression du calorique est la cause de Fobscimtéet de la perte de chaleur ; car un dérangement d'équilibre , en diminuant la pression , doi t être accompagné d’une perte de calorique , et l’effet contraire doit être une conséquence de l’augmentation de pression 9 toutes les fois que les corps physiques sont susceptibles d’absorber le fluide qui les

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presse.

Et il paraît que c’est l’augmenta tion de pres^

sion un calorique qui agit sur nos organes de la

vue et qui rend les objets visibles. On peut dire

que nous touchons les objets éloignés par l’intermédialre d’un fluide élastique, partout où la force

(i) On dira peut-être que l’accumulation de calorique devrait être dans la direction du mouvement de la terre dans son orbite ; mais, dans un fluide aussi élastique, cela ne saurait avoir lieu d’une manière sensible. Elle ne peut se développer que par la réaction de quelque autre corps*

DE LA- îk#AL§lp. RT 1>L LA;: LLJVfcîÈRE^ $77

cki soleil accroît la <knslté de ce fluide dans Palmosphère ( i) ; et cela doit avoir lieu, quoique Pair ou d’autre matière grossière occupe une partie de l’espace, pourvu que cette matière soit de telle ■ nature, que le calorique puisse librement en pénétrer les pores.

Si nous avons bien soin de distinguer entre in tensité d’ae lion et quantité d’action , nous ne trouverons pas de diüicuké à faire la distinction entre la chaleur et la lumière. 11 paraît qu’un certain degré d’intensité de développement est nécessaire

(i) Car n’es'i-il pas pl ixâ raisonnable d’imaginer que Ta pression d’un timide nous rend sensible la présence d’un objet éloigné, que de supposer qu’il se dégage continuellement de eet objet des particules très ténues de lumière^ ou bien qu’il les réfléchît de sa surface? L’hypothèse d’un milieu élastique a été démontrée comme étant la plus pré^ f érable, en ce qui concerne les principes de l’optique , dans l’écrit du docteur Young sur Ta théorie de la lumière et des couleurs (Hat. Phil. , toi. Il, p. 2i3. ). Et je crois que sa théorie ne diffère de la mienne qu’en ce que l’une attribue à l’ondulation ce que l’autre do nue' comme l’effet de la pression. Mais je soutiens que la cause qui excite l’ondulation est la pression, et que lorsqu’un fluide est mis en mouvement dans un autre milieu par l’effet de la pression,. le mouvement doit être: transmis d’une manière périodique. JL’ extension de l’hypothèse à la chaleur n’a pas ravan&ïgn de s’appuyer sm une égale autorité.

pour occasionner le phénomène de la lumière, et que, quelle que soit la quantité de fluide sur laquellé s’exerce une action, si l’intensité est moindre que ce degré, il n’en résultera que le phénomène de la chaleur; tandis qu’une grande intensité et une petite quantitéamènerontlephénomènede la lumière sans beaucoup de chaleur. Et nous pouvons en conclure que ce milieu , appelé calorique , est universellement répandu, et que c’est à cause de cela que nous voyons la lune, les planètes elles étoiles.

De même, puisque la chaleur qui a été forcée de pénétrer dans les corps par l’attraction mutuelle et par les mouvemens de la terre et du soleil, ne les quitte pas et ne peut pas les quitter immédiatement à l’instant où l’action a cessé, et puisque la dilatation de l’atmosphère doit considérablement différer sur les côtés à l’orient et à l’occident d’un méridien sur lequel le soleil est vertical, cette inégalité ne pourrait-elle pas être suffisante pour occasionner le mouvemeiÿ diurne de la terre (1)?

2o/\. Si quelque changement a lieu dans l’équi-

(i) Si l’on prétendait qu’une force agissant constamment , produirait un mouvement accéléré, je répondrais non, parce que cette force surmonte une résistance équivalente dans le frottement du fluide calorique dans

LA CHALEUR ET DE LA LUMIÈRE

libre d ’un fluide élastique, la vitesse avec laquelle il se propage doit être uniforme et égale à celle qu’acquerrait un corps pesant en tombant d’une hauteur égale à la moitié du module d’élasticité du fluide (i). Or, il a été démontré que la vitesse de la lumière est d’environ 170000 milles par seconde. Donc le module d’élasticité du calorique doit être d’environ 25ooooooooooooooo pieds, et

le module du calorique étant connu, sa densité dans toute substance gazeuse peut être déterminée, si l’on néglige l’effet de l’affinité* car les poids des modules doivent être égaux pour la même base, autrement l’équilibre n’aurait pas lieu. Le module pour l’air h 62° ( i3 a x/ff R. ) est d’environ 27800 pieds* ainsi, la densité à 62° étant égale à l’unité, celle du calorique qu’il contient

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Le module de l’eau

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ne sera que 5 - r -

est 750000 pieds, ou 22000 fois le poids de cet

air , et par conséquent le calorique dans l’eau est

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lequel la terre se meut; et quJune accélération continue ne pouvait avoir lieu que dans l’instant où était engendrée cette vitesse qui rendait la résistance égale à la force d’action,

(1) Principes élémentaires de la Mécanique Céleste par Laplace, art. 38o.

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au moins 22000 fois aussi dense cjue celui de Fair ; mais, dans Feau même, il est à peu près 40000000 fois plus léger que celui de Fair à 62°. Nous ne devons donc pas être étonnésque tous les efforts qu’on a tentés pour le peser aient été sans succès. Si l’on voulait corriger ces calculs en tenant compte de la force d’affinité, les résultats n’en seraient pas altérés d’une manière sensible.

205. Si Fou admet que le calorique est un fluide élastique , on doit nécessairement reconnaître que son équilibre et ses mouvemens sont réglés par les principes de la statique et de la dynamique ; et ces principes donnent les moyens de résoudre facilement les plus grandes difficultés que présente ce sujet Les phénomènes du rayonnement, par exemple, sont les memes que ceux qui seraient produits par l’accumulation d’un fluide élastique dans une place particulière , ou par la perturbation que lui ferait éprouver une pression partielle. 11 11e faut pas oublier qu’en évaluant la vitesse de ses mouvemens dans un milieu dense , l’absorption et la résistance du milieu doivent être prises en considération.

206. Quand un équilibre a été obtenu, s’il est de nouveau détruit par l’introduction d’une autre portion de calorique, on trouvera que les différens corps absorberont une quantité différente de la

DE LA CHALEUR ET DE LÀ LUMIÈRE. 38 ï

nouvelle portion de calorique pour que l’équilibre se rétablisse. La quantité particulière que chaque corps en absorbe dans les mêmes circonstances ,\se nomme la chaler spécifiquue de ce corps. Dans la comparaison de la chaleur spécifique des corps , on prend pour Trinité celle de beau à 6o° (120 R.). Si la chaleur est un fluide matériel ) la chaleur spécifique d’un coçps peut être calculée, et si nous faisons voir que le calcul s’accorde, dans ce cas , à très peu de chose près avec les expériences les mieux faites, nous aurons fourni une nouvelle preuve de la vérité de nos suppositions.

207. Si Ton élève d’un degré du thermomètre la chaleur de deux corps de volume égal , mais de différente matière, et que Ton nomme E la quantité dont Tun de ces corps se dilate, et s la quantité de dilatation de l’autre corps; alors les espaces occupés par leurs chaleurs spécifiques seront proportionnels a leurs dilatations, si aucun changement n’a eu lieu dans leurs propriétés. On aura

donc E : e il i : -g*. Mais la densité de chaleur

dans un corps quelconque étant proportionnelle au poids de son module d’élasticité ( art. 204 ); si Ton nomme M le poids du module pour le corps dont la dilatation est E, et m le poids de celui dont la dilatation est s , on aura

RECHEP.CHES SÜR BA NATURE

M ! ITt it "pr

mz

= la chaleur spécifique du

corps dont la dilatation est £, celle de l’autre corps

étant l’un it ée

? Prenant l’eau pour terme de comparaison, et; à la température de Go0 ( 120 IL j , sous une pression de 3o pouces ( 28 pouces français), on a

M — 3.26000 livres , et E =

. Donc