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Notes.

Renseignements historiques sur la découverte de la Thermodynamique.

La Thermodynamique toute entière repose sur deux principes: le principe de l'équivalence de la chaleur et du travail mécanique, et le principe qui détermine la loi de la conversion de Tune dans l'autre, dans des circonstances données. Le premier, quoique entrevu depuis la fin du siècle passé par plusieurs savants, n'a été formulé nettement qu'en 1842 par Jules -Robert Mayer, de Heilbronn. Le second principe, dont la découverte a précédé celle du premier, est dû à Sadi Carnot qui l'énonça, en 1824, dans un écrit aussi petit de volume que riche d'idées originales et ingénieuses, où se trouvent exposées les méthodes de raisonnement dont la nouvelle science fait sans cesse usage.

C'est à ces deux hommes que sont dus les fondements d'une théorie qui finira par ramener la physique, la chimie et même la physiologie aux lois de la mécanique, et qui sera le plus beau titre scientifique de notre époque.

Cependant, le public ne connaît presque rien de la vie de ces deux modestes savants. Ayant pu recueillir, à cet égard,, quelques détails biogi-aphiques, nous nous sommes décidé à les publier ici, persuadé qu'ils seront lus avec intérêt.

Sadi Caknot.

„Sabi Caknot (Nicolas Léonard) naquit le 1" juin 1796 au palais du Luxembourg que son père habitait comme membre du Directoire exécutif."

„Le Général Caknot avait eu, avant lui, deux fils, morts tous deux en très -bas âge. Il en eut un plus tard, en 1801, Hippolyte Caknot, aujourd'hui Député de Paris."

„ „L'usage n'était plus alors de prendre ses pré- „noms dans le catalogue de l'Eglise, mais dans „rhistoire des anciennes républiques: c'étaient les „Lycurgue, les Gracchus, les Brutus. Le Général „ Caknot n'aimait pas ces démonstrations: il choisit „pour son enfant le nom d'un sage de l'Orient, qui

1) Cette notice a paru d'abord dans les Atti delV Aceadcmia délie scienzc di Torino, Vol. IV. La partie qui concerne la vie de Sadi Carnot nous a été communiquée obligeamment par sou neveu, M. Sadi Camot, ingénieur des ponts et chaussées à Annecy.

„n'a laissé que de belles poésies et des préceptes 1 „de morale: il l'appela Sadi." ^) 1 „D'une complexion délicate, Sadi Caenot raffermit | sa santé par les exercices du corps dans lesquels j il excellait. Il passa les premières années de son | enfance à St. -Orner où, durant la proscription qui i frappa le Directeur après le 18 fructidor, avait dû : se réfugier sa mère, fille de Jacques Dupont, ancien directeur des établissements militaires de l'Ost- Frise, qui avait reçAi en 1792 une pension de l'Etat à titre de récompense nationale."

„ Lorsque, sous le Consulat, Caenot put rentrer en France et fut nommé Ministre de la guerre, il emmenait souvent son fils a la Malmaison où il allait travailler avec Bonapabtb. La femme du Premier Consul, qui fut plus tard l'Impératrice Joséphine, avait pris le jeune Sadi en grande affection, et le demandait parfois à sa mère pour des matinées entières."

„Caenot dirigeait lui-même l'éducation de ses enfants, et il n'envoya son fils aîné suivre les cours du Lycée Charlemagne que pom* le préparer aux examens de l'Ecole polytechnique. H avait reconnu en lui, de très-bonne heure, un goût décidé et une aptitude spéciale pour les sciences exactes, et il le dirigea dans cette voie, sans négliger de développer son intelligence par l'étude des sciences na-

1) Mémoires sur Uarnot par son fils, t. II, p. SS.

turelles, l'exercice pratique des langues vivantes et la lecture des meilleurs classiques latins."

„Sadi Carnoï entra à TÉcole polytechnique en septembre 1812, h Tâge de seize ans. L'année suivante, il sortit le 1^'" dans Tartillerie; mais, trouvé trop jeune et trop délicat, il resta une année de plus h, l'Ecole d'où 0 sortit dans le Génie^, en l'année 1814. Il y était encore au moment de l'attaque de Paris par les alliés, et fit ses premières armes avec ses camarades, près de la porte de Vincennes avant d'aller rejoindre son père qui défendait encore Anvers contre les forces anglaises et prussiennes et ne remit la place que le 3 mai à un commissaire du nouveau Gouvernement."

„T1 avait eu pour camarades à l'Ecole le Général DuviviER, tué à Paris en juin 1848, M. Chaslbs, aujom-d'hui membre de l'Académie des Sciences, M. EoBELiN qui a publié une notice nécrologique sur lui dans la Bévue encyclopédique en août 1832."

„A l'Ecole de Metz, en 1814 et 1815, Sadi Carnot rédigea plusieurs Mémoires scientifiques qui le firent distinguer; mais, sous le gouvernement des Bourbons, son nom et ses opinions politiques devaient le faire tenir à l'écart, malgré la bienveillance qu'il ne cessa de rencontrer auprès de ses chefs, dans le corps du Génie, et on l'envoya de garnison en garnison, et souvent dans de petites

1) Tom. LV, p. 528.

St.- lîoiiKiiT, Tlir^nii'Kl,viiainir{iic. '2. V,A.

forteresses, où il ne trouvait dans son service que des travaux purement matériels."

„I1 s'ennuya du métier et, lorsque le corps de TEtat-major fut formé en 1819, les officiers de toutes armes étant autorisés à s'y présenter, il alla à Paris subir les examens et fut admis le second comme lieutenant dans ce nouveau Corps. Il n'y trouva pas l'emploi de son intelligence et s'occupa de travaux entièrement étrangers au métier. En 1824 il publia ses Réflexions sur la jouissance motrice du feu et sur les machines propres à développer cette puissance, sans prendre d'autre titre que celui ancien élève de VJEcole polytechnique. M. GriRAED, de l'Institut, rendit compte de cet ouvrage à l'Académie des Sciences et dans la Bévue encyclopédique en juillet 1824. II devait être suivi de plusieurs autres qui sont restés à l'état d'ébauche."

„ Lorsqu'on 1826 une ordonnance royale fit rentrer dans la Ligne les lieutenants d'Etat-major, Sadi Caenot fut rappelé dans le Corps du Génie par ses anciens chefs et y rentra avec le grade de capitaine. Mais en 1828, lassé du métier et désireux de se vouer plus librement à ses études favorites, il donna sa démission."

„Son esprit ne se confinait pas dans la culture des sciences mathématiques et de leurs applications. Dédaigneux, à sa sortie de l'École, des études philosophiques, il s'adonna plus tard, avec une remarquable pénétration, aux sciences économiques."

„Dès l'année 1821 son père disait devant lui:

„„Lorsqije de vrais mathématiciens s'adonneront à „réconomie politique et y appliqueront la méthode „ expérimentale, il se créera une science nouvelle, „une science qui n'aura besoin que d'être échauffée „par l'amour de l'hiunanité pour transformer le „ gouvernement des Etats."" Il avait reconnu en lui plusieurs des qualités propres a former l'économiste,"

„Sadi Caenot avait un sentiment très -développé des arts et, comme beaucoup de mathématiciens, il était passionné musicien. Le choix de ses lectures indique le caractère de son goût littéraire: Pascal et Molière ne quittaient pas sa table; il les savait presque par cœur."

„Son esprit, d'ailleurs, était également ouvert à toutes les branches des connaissances. Il fréquentait avec la même assiduité le Musée du Louvre et la Bibliothèque royale, le Jardin des plantes et le Conservatoire des arts et métiers."

„I1 visitait fréquemment les usines afin de s'initier aux procédés de la fabrication, et donna souvent des avis utiles à M. Clément Dbsobmes, professeur au Conservatoire, chimiste et industriel."

„I1 était très-réservé, sauvage même. Pourtant, quand il consentait à aller dans le monde, on ne tardait pas h le remarquer pour l'originalité de sa conversation et, en petit comité, il se montrait plein d'esprit et de gaîté."

»Ses opinions politiques étaient hautement républicaines. Il s'attacha à développer l'enseignement

populaire, et fut un des fondateurs de l'Association polytechnique formée par d'anciens élèves de l'Ecole. Il manifesta nettement ses tendances en 1830 dans les réunions populaires, mais sans chercher jamais à fixer sur lui l'attention publique. Voyant les espérances de la démocratie ajournées, il se confina de nouveau dans son cabinet d'étude et dans son laboratoire, et se mit particulièrement h étudier les propriétés physiques des gaz."

«Surpris au milieu d'un travail excessif, vers la fin de juin 1832, par une fièvre scarlatine qui dégénéra en fièvre cérébrale et l'affaiblit beaucoup, Sadi Caenot succomba en quelques heures à une attaque de choléra le 24 août, emportant avec lui les résultats de savantes recherches, et laissant, avec ses Réflexions sur la puissance motrice du feu, quelques travaux inachevés qui sont restés inédits."

La seule production scientifique que nous possédions de Sadi Caknot date de l'année 1824; elle est intitulée: Réflexions sur la \missance motrice du feu et swr les machines propres à développer cette puissance.

Ce petit ouvrage a été le point de départ des travaux qui ont constitué la Thermodynamique dans son état actuel. Dans ses 118 pages sont renfermées les idées qui forinent le noyau de cette nouvelle science.

Depuis longtemps on a dit que dans le monde physique, comme dans le monde intellectuel, tout est soumis à la loi de continuité; que nous nous tramons, pom- ainsi dire, d'une vérité h la vérité voisine. Cependant l'ouvrage que nous nous proposons d'analyser paraît faire exception à cette règle. En effet tout y est original et l'on ne trouve dans les écrits antérieurs aucune trace des conceptions qu'il contient. C'est à ce titre qu'il mérite plus particulièrement de fixer notre attention.

L'auteur y envisage la production du travail mécanique, au moyen de la chaleur, d'une manière indépendante d'aucun mécanisme, d'aucun agent particulier. Ses raisonnements sont applicables, non-seulement aux machines à vapeur, à au-, etc., mais à toute machine thermique iniaginable, quelle que soit la substance mise en œuvre et quelle que soit la manière dont on agit sur elle.

n commence par faire remarquer que la pro- duction du travail mécanique, au moyen de la chaleur, est toujours accompagnée du passage de la chaleur même, d'un corps, où la température est plus élevée, à un autre corps où elle est plus basse.

Dans toute machine mise en mouvement par la chaleur, on a, en effet, d'une part une source de chaleur et de l'autre un réfrigérant et, entre les deux, un coi-ps qui^ mis tour à tour en contact avec l'une et avec l'autre^ produit, par ses

alternatives de dilatations et de contractions, le travail dont on a besoin.

Il est naturel de s'adresser ici cette question: le travail produit par la chaleur dépend -il de la substance intermédiaire^ choisie comme sujet d'action de la chaleur?

Sadi Caenot, en s'appuyant sur l'impossibilité du mouvement perpétuel, démontre que le travail produit est indépendant de la nature de l'agent intermédiaire, et que sa quantité est fixée uniquement par les températures des corps entre lesquels se fait en dernier résultat le transport de la chaleur.

On comprend toute l'importance de cette proposition. Si son effet se bornait a faire abandonner certains projets chimériques, qui aboutissent a vouloir retii'er de la chaleur plus de travail mécanique qu'elle n'en peut fom^nir, ce serait déjà im grand service rendu aux inventeurs et comme un phare destiné à éclairer l'écueil.

Mais pour obtenir le plus grand travail possible entre deux températures données, il est nécessaire de remplir une condition, et cette condition est: qu'il ne se produise, dans les corps employés a réaliser le travail mécanique de la chalem', aucun changement de température qui ne soit dû à un changement de volume. Réciproquement, toutes les fois que cette condition sera remplie, le maximum de travail sera atteint.

Dans la construction des machines thermiques, on ne devra jamais perdre de vue ce principe; car

il en est la base fondamentale. Si Ton ne peut pas l'observer rigoureusement, il faut du moins s'en écarter le moins possible.

Tout changement de température qui n'est pas dû à un changement de voliune, est nécessairement dû. au passage direct de la chalem- d'un corps plus ou moins échauffé à un corps plus froid. Ce passage a lieu principalement au contact de corps de températm-es diverses: aussi, un pareil contact doit-il être évité autant que possible. Il ne peut pas être évité complètement, sans doute, mais il faut du moins faire en sorte que les corps mis en contact les uns avec les autres diffèrent peu entre eux de température.

L'auteur fait voir de quelle manière, avec des enveloj)pes, supposées imperméables à la chalem-, on réussirait à construire des machines qui pourraient satisfaire exactement à cette condition fondamentale.

Après avoir établi sa proposition, Sadi Caenot entreprend de déterminer quel est le travail maximum qui peut être produit par une certaine quantité de chaleur passant d'une source à un réfrigérant dont les températures sont déterminées. Ici les données physiques nécessaires lui ont fait défaut, et il n'a pu qu'établir la proposition: que le passage de la chaleur d'une températm-e à une autre plus basse, ou la chute de la chaleur, comme il l'appelle, produit plus de travail dans les degrés inférieurs que dans les degi'és supériem-s.

Ainsi, ime quantité donnée de chaleur développera plus de travail en passant d'un coi-ps maintenu à 1° à un autre maintenu à O", que si ces deux corps eussent été à 101» et 100".

Il a entrevu, en outre, que le travail produit est proportionnel à la différence de température entre la source de chaleur et le réfrigérant; mais il. n'a pu formuler nettement, avec les seules données expérimentales qu'on possédait de son temps, la, loi suivant laquelle varie le travail de la chaleur dans les différents degrés de l'échelle thermométrique.

Aujom-d'hui nous savons que le travail produit est directement proportionnel à la chute de la chaleur et inversement proportionnel à la température absolue ou à la température évaluée à partir du zéro dbsohi, point de la privation totale de chalem-, qui a été fixé, d'après des données expérimentales et des déductions théoriques^ k 274 degrés au-dessous de la température de la glace fondante.

Tel est le théorème qu'on appelle ordinairement second principe de la Thermodynamique ou j^jriwcipe, de Carnot, parce que c'est lui qui a montré le chemin pour y arriver. C'est ce théorème qui a servi, entre les mains de MM. Clausius, William Thomson, Kankine et autres, conjointement avec le principe de l'équivalence ou principe de Maycr, a élever l'édifice de la nouvelle doctrine de la chalemqui est venue modifier profondément toutes les théories de la physique.

A l'époque où Sadi Caenot s'occupait de ses recherches tout le monde acceptait, et lui avec les autres, l'hypothèse de la matérialité et, par conséquent, de l'indestructibilité de la chaleur, bien qu'il exprime, dans plusiem-s endroits de son livre, un doute marqué sur son exactitude. D'après cette hypothèse, la production du travail lui parut due, non a une consommation réelle de la chaleur, mais h, son transport d'un corps chaud sur un corps froid, h sa cMte, comme il s'exprime, d'une température plus élevée à une température plus basse. Ainsi, il supposa que la chaleur empruntée à la source plus chaude est versée intégralement dans le réfrigérant; que, par exemple, dans une machine k vapem-, la vapeur d'eau rend, en devenant liquide, au condenseur toute la chalem^ qu'elle a reçue du combustible à travers les parois de la chaudière.

Or, cela est en contradiction avec le principe de Mayer, car le travail ne peut être produit qu'aux dépens d'une certaine quantité de chaleur qui doit disparaître pendant l'opération. En effet, on a reconnu depuis que la vapeur apporte au condenseur moins de chalem- qu'elle n'en prend à la chaudière, et que la chaleur consommée à l'intérieur de la machine est proportionnelle au travail effectif de la vapeur.

Hem^eusement la proposition de Cabnot, bien qu'établie dans l'hypothèse eiTOnée de la matérialité de la chaleur, n'en est pas moins vi-aie. Une

très-légère modificatiou dans la forme de la démonstration de Cabnoï suffit pour la rendre acceptable dans la théorie actuelle de la chalem-, comme l'ont fait voir presque en même temps M, Clausius en Allemagne et M. W. Thomson en Angleterre.

Au lieu d'en faire dépendre la démonstration de l'impossibilité du mouvement perpétuel, M. Clausius s'appuie sur le principe suivant: La clion leur ne peut passer d'elle-même d'un corps plus froid dans un corps plus chaud.

M.W. Thomson fonde sa démonstration sur l'axiome suivant, qui n'est pas moins évident: Il est impossible, au moyen d'agents matériels inanimés, de tirer aucun effet mécanique d'une substance qiielconque, en abaissant sa température au-dessous de la température des corps qui sont les plus froids, parmi tous ceux qui environnent cette substance.

Ces deux axiomes, l'un physique, l'autre mécanique, quoique différents dans la forme, sont, au fond, la conséquence l'un de l'autre.

Ainsi la chaîne des raisonnements de Sadi Caenot, un moment rompue, a pu être facilement renouée, et son théorème, mis d'accord avec le principe de Mayer, est devenu l'une des deux colonnes qui supportent tout l'édifice de la théorie mécanique de la chaleur.

Sadi Caenot, en appliquant sa méthode de raisonnement à la recherche de certaines propriétés des gaz permanents, est parvenu à plusiem-s théorèmes dont voici l'énoncé:

1». Lorsqu'un gaz -passe, sans changer de température, d'un volume et d'une pression déterminés, à un autre volume et à une autre pression également déterminés, la quantité de chaleur absorbée ou abandonnée est toujours la même, quelle que soit la nature du gaz choisi comme sujet d'expérience.

2*^. La différence entre la chaleur spéci^que sous pression constante, et la chaleur spécifique sous volume constant, est la même pour tous les gaz.

3". Lorsqu'un gaz varie de volume sans changer de température, les quantités de chaleur absorbées ou dégagées par ce gaz sont en progression arithmétique, si les accroissements ou réductions de volume sont en progression géométrique.

Ces théorèmes ont trouvé depuis leur vérification dans l'expérience directe. Aujourd'hui il se déduisent sans peine de la considération que le travail intérieur est à peu près nul dans les gaz permanents.

L'ouvrage de Sadi Carnot est terminé par l'examen des divers moyens proposés pour utiliser la puissance motrice de la chalem-. Cette partie de l'ouvrage est encore aujoiu:d'hui de toute actualité, et mériterait d'être étudiée par bien des ingénieurs et des constructeurs qui ne se font pas toujom-s des idées très -justes sur la manière d'agir des machines thermiques. Ils y verraient que dans l'organisation de toute machine thermique, quel que soit le fluide employé, il ne faut jamais perdre de vue les trois principes suivants:

1". La température du fluide doit' être portée d'abord au degré le plus élevé possible, afin d'obtenir une grande chute de chaleur, et par suite une gi-ande production de travail mécanique.

20. Par la même raison le refroidissement doit être porté aussi loin que possible.

3". Il faut faire en sorte que le passage du fluide élastique de la température la plus élevée à la température la plus basse soit dû à l'extension de volume, c'est-à-dire, que le refroidissement du fluide arrive spontanément par l'efiet de la raréfaction.

D'après cela, l'avantage des machmes dites à haute pression, réside essentiellement dans la faculté de rendre utile une plus grande chute de chaleur. Mais pour tirer de ces machines le plus gi-and avantage, il faut employer la vapem* sous des pressions successives, très -différentes les unes des autres, et progressivement décroissantes.

Les réflexions que fait Sadi Cabnot sur l'emploi des gaz permanents et des vapeurs, autres que celle de l'eau, pour le développement du travail par la chaleur, peuvent dissiper nombre d'illusions qu'on se fait à cet égard.

L'importance des vérités découvertes par Sadi Caenot ne fut pas assez appréciée de ses contemporains. La cause de cette indifférence est peutêtre dans le peu de développements dans lesquels il est entré, et surtout dans la nouveauté et l'originalité de ses vues.

C'est ordinairement le sort de ceux qui précèdent leur siècle de ne pas être -compris et de passer inaperçus. La renommée ne s'attache le plus souvent qu'aux écrivains qui savent exprimer le mieux les idées de leur temps.

Ce qui doit soutenir dans leurs veilles studieuses ces modestes pionniers de l'intelligence, laissés dans l'oubli par leurs contemporains, c'est la pensée qu'ils obtiendront justice de la postérité. Tâchons, pour notre part, que cet espoir ne soit pas déçu et, en honorant les morts, encourageons les vivants.

Dans son exposition, Sadi Caenot, voulant éviter l'emploi de l'analyse mathématique, a été obligé d'avoir recours à des raisonnements fort délicats et difficiles à saisir. Nous croyons qu'on manque souvent le but en évitant l'usage de la langue algébrique, pour se rendre accessible h un plus grand nombre de personnes; car cette langue admirable fixe l'attention sans la fatiguer et fortifie la pensée. Parmi les exemples que nous pourrions citer à l'appui de cette assertion, aucun n'est peut-être plus décisif que celui que nous oflfire la célèbre Exposition du Système du monde de Laplacb. Malgi'é la noble simplicité, la parfaite propriété d'expression avec lesquelles cet ouvrage est écrit, fort peu de personnes sont en état de le comprendre.

En 1839, Clapeyron donna, dans le Journal de V Ecole polytechnique, une traduction analytique de l'ouvrage de Caknoï, en faisant usage d'une méthode

de représentation graphique qui a été adoptée, après lui, par presque tous les auteurs; mais cela n'a pas suffi pour attirer sur ce sujet l'attention du public savant.

Les idées de Sadi Carnot ne portèrent leurs fruits que vers le milieu de notre siècle, quand le principe de l'équivalence, ou de Mayer, vint le compléter.

En 1849, M. William Thomson, dans un Compte rendu de la Théorie de la puissance motrice de la chaleur de Sadi Carnot 9, après avoir donné un résumé de cette théorie, signala les difficultés qui résultent pour elle du principe de l'équivalence. Un an plus tard il revint sur cette question, et en prenant pour point de départ les deux principes de Mayer et de Carnot, donna sa Théorie dynamique de la chaleur J)

Presque en même temps MM. Clausius et Rankine publiaient de leur côté, l'un dans les Annales de Poggendorff^) , l'autre dans les Transactions de la Société d'Edimhourg"^) , leurs recherches aboutissant à des résultats analogues.

Cette simultanéité dans la découverte des théories qui constituent la Thermodynamique dans son état actuel, ofl're un nouvel exemple d'un fait qui

1) „An Account of Carnot' s Tliewy ofthe Motive Fmuer ofHeat." Trans. Boy. Soc. Edinh. v. XVI.

2) Trms. Boy. Soc. Edinb. v. XX.

3) Vol. LXXIX, 1850.

4) Vol. XX.

n'est pas rare dans l'histoire des sciences. Toutes les fois que nos connaissances sont arrivées à un certain point, que les temps sont mûrs, le même pas peut être fait simultanément par plusieurs personnes, à l'insu les unes des autres.

Le principe de Carnot est beaucoup moins vulgarisé que celui de Mayer. Il est des ouvrages consacrés à l'exposition populaire de la Thermodynamique, où il n'en est pas même fait mention. Cependant ce principe joue un rôle aussi important que le principe de Mayer. Sans lui une théorie rationnelle des machines à vapeur, et en général des machines thermiques, serait impossible. Une foule de résultats importants ont été obtenus par son application. Nous pouvons citer comme exemples: la détermination des densités des vapeurs saturées ; la détermination de la quantité de vapeur qui se précipite quand une vapeur saturée se dilate dans une enveloppe imperméable à la chaleur; la détermination du travail intérieur d'un liquide dans l'acte de la vaporisation; le changement du point de fusion des solides produit par le changement de la pression qu'ils supportent.

Une chose digne de remarque c'est le rapport que les Réflexions sur la puissance motrice du feu de Sadi Caknot ont avec les considérations renfermées dans un petit ouvrage de son illustre père, le Général Caknot, publié en 1783, sous le titre d'Essai swr les machines en général. Ce que le père

a fait pour la mécanique ordinaire;, le fils l'a fait pour la mécanique dé la chaleur.

De même que le père montre qu'on doit, dans les machines, éviter, h, tout prix, les changements brusques de vitesse; de même le fils montre que dans une machine thermique il faut éviter, autant que possible, le contact entre des corps de température différente.

Comme le Général Caenot fait voir qu'une ijiachine ne peut- rien ajouter au travail moteur et que le mouvement perpétuel est une absurdité, ainsi Sadi Caenot démontre qu'entre deux températures données, le travail qu'on peut retirer d'une quantité donnée de chaleur est toujours le même, quel que soit l'agent mis en œuvre pour le réaliser, et que l'espoir d'augmenter le travail recueilli en employant un agent, un mécanisme, plutôt qu'un autre, est une chimère.

Le mérite princi|)al de Sadi Caenot, et celui qui le recommande le plus à la postérité, c'est d'avoir transporté dans la science de la chaleur les principes de la mécanique; c'est d'avoir créé la logique de la nouvelle doctrine de la chaleur. C'est à lui que nous devons l'idée de ces cycles d'opérations qui, prenant un corps dans un état déterminé, le font passer à un état différent, en suivant un certain chemin, et le ramènent par une autre voie à son état primitif. C'est dans son ouvrage qu'on trouve l'application à des questions de physique de la méthode de réduction à l'absurde dont les anciens

faisaient usage pour démontrer les vérités abstraites de la Géométrie.

Dès que le principe de Téquivalence fut découvert;, on n'eut qu'h l'introduire dans les formes de raisonnement employées par lui, pour en faire sortir la Thermodynamique.

Ce qui a manqué à Sadi Caenoï, c'est ce principe de l'équivalence. S'il avait rejeté l'hypothèse de la matérialité de la chaleur, il serait sans doute allé beaucoup plus loin dans ses découvertes. C'est un exemple instructif des dangers inliérents aux hypothèses. Elles peuvent être utiles dans certains cas, mais il ne faut jamais s'en rendre esclave, ni leur attribuer une existence effective. Un attachement superstitieux à des aperçus théoriques en opposition avec les faits est, comme le dit Sir John Hekschel, le fléau des sciences.^)

Les expériences du Comte de Rumford qui avait tiré des mêmes matériaux, par le frottement, des quantités indéfinies de chaleur, les expériences de Sir Humj)hry Davy qui avait produit la fusion de deux morceaux de glace, i^ar le simple frottement, dans une atmosphère à une température inférieure à zéro, auraient dû ouvrir les yeux aux savants; mÈiis il est si difficile de sortir de l'ornière où l'on s'est engagé, que même les esprits d'élite res-

1) „A bigotcd adhérence to hypothèses, or iudeed to pecuhar „views of any kind, in opposition to the ténor offacts as they aviso, „is the Ijane of ail philosopliy." A prdiminarij cUscoursc on tlic Htudy of natiiral X)hilosophy by J. F. W- llcrschel.

Ht.-Bobebt, ThcrniO(lyiianiir(ue. 2, Kil. 29

semblent quelquefois en cela aux moutons de Panm-ge. Malgi'é ces expériences qui datent de la fin du XVin°'* siècle, il a fallu plus de 50 ans pour se défaire de la théorie de la matérialité de la chaleur, et aujourd'hui même elle n'est pas complètement bannie des écoles.

Les auteurs qui ont tracé l'historique des travaux sm- lesquels est fondée la Thermod5rQamique n'ont pas assez rendu justice à Sadi Carnot. Ils ont beaucoup trop insisté sur l'erreur dont la démonstration qu'il a donnée de son théorème est entachée, et pas assez sur l'exactitude et la portée de ce même théorème. Puisse cette exquisse rapide redresser l'opinion publique sur le mérite d'un savant dont les découvertes, indépendamment de leur valeur propre, ont ouvert un si vaste champ aux investigations de la science!

Note II.

Jules -Robert Mayeb.

Il y a peu de vérités nouvelles qui ne soient mal reçues h leur apparition. L'homme est ainsi fait que, quand il a adopté une opinion, soit par suite du raisonnement, soit sur l'autorité d'autrui, ce qui est le cas le plus ordinaire, il lui en coûte de procéder à un nouvel examen et de changer ses croyances.

A l'annonce d'une vérité nouvelle, il arrive d'ordinaire qu'on commence par la nier et par traiter de visionnaire, sinon de fou, celui qui la dévoile. Cependant, d'autres personnes s'occupent de la même question, et peu à peu la nouvelle notion finit par se faire accepter par la majorité des esprits. Alors, il arrive qu'avec une souveraine injustice, on conteste le droit de priorité à celui qui l'a découverte et que l'on met en avant une foule d'autres noms, comme ayant un droit égal, sinon plus grand, h la découverte.

C'est ce qui est arrivé au savant dont nous allons parler.

Jules -Eobert Mayer naquit le 25 novembre 1814 à Heilbronn, petite ville du royaume de Wurtemberg. Son père, pharmacien dans la même ville, y jouissait d'une réputation méritée de capacité et d'honnêteté.

Dès son jeune âge, le fils montrait un esprit réfléchi. C'est dans les moulins de son pays natal, sur les rives du Neckar, où il passait ordinairement ses hem-es de récréation, que le jeune Mayer commença à méditer sur la question délicate des forces. H nous a appris lui-même qu'à l'âge de 9 à 10 ans, il lui vint à l'esprit qu'on aurait pu, avec avantage, faire marcher les plus gTands moulins avec une toute petite roue hydraulique, au moyen d'une vis sans fin pour multiplier la force, et d'un système de roues dentées pour rétablir la vitesse. Mais il se convainquit bientôt, par l'observation des choses qui l'entouraient, aussi bien que par la lectm^e d'un manuel de physique h, l'usage de la jemiesse^), que son père lui avait donné pour étrennes, que l'on perd en temps ce que Von gagne en force, et que, par conséquent, le mouvement perpétuel est une absurdité.

Les impressions de notre jeunesse se gi'âvent dans l'esprit, s'y enracinent, y prennent de l'importance, et, malgré nous, toutes les observations

1) Poppe^s jyhysilcaîiseher Jugend/'reund. Wien, ISlô.

que nous faisons ensuite viennent se grouper autour de celles-là. Les germes déposés dans notre esprit^ pendant l'âge tendre, ont ordinairement une giunde influence sur nos idées durant le cours de la vie.

Les réflexions que le jeune Mayer dut faire, dans cette circonstance, pour redresser Terreur dans laquelle il était tombé, ont exercé une influence peiTnanente sur sa manière de penser, et ont préparé son esprit à la découverte capitale qu'il a eu la gloire de faire plus tard.

On présente ordinairement l'impossibilité du mouvement perpétuel comme une conséquence des principes fondamentaux de la Mécanique. Mais on i3eut y voir aussi un principe primitif et évident de lui-même, qui n'exprime au fond que ceci: qu'on ne peut ni créer ni détruire la force. Nous donnons ici au mot force l'acception vulgaire de capacité de travail, acception dont les savants auraient mieux fait, à notre avis, de ne pas se départir.

Ce principe de l'impossibilité du mouvement perpétuel appliqué à la transformation réciproque de la force vive et du travail mécanique, peut fournir une base rationnelle à la science de l'équilibre et du mouvement. Le même principe, appliqué aux transformations incessantes entre les diverses forces naturelles, aux phénomènes moléculaires et chimiques, peut donner aux sciences naturelles un fondement rationnel, qui les rattache

•ci la mécanique, et, par la mécanique^ a la géométrie.

M. Helmholtz, dans deux mémoires célèbres, sur la conservation de la force nous a donné un exemple lumineux de ce mode de raisonnement.

C'est une méthode paifaitement sûre qui a l'avantage d'être dégagée de toutes les hypothèses auxquelles on est forcé d'avoir recours pour se représenter les causes qui opèrent dans chaque ordre de phénomènes et qui échapperont toujom*s h l'observation.

La chimie a été renouvelée le jour où, ayant admis comme un princiiDO inébranlable que les éléments de la matière conservent leur poids au milieu des modifications diverses qu'ils peuvent subir, l'on ne se contenta plus de considérer le côté qualitatif des phénomènes, mais on voulut les mesm-er avec la balance. Nous croyons de même que la physique sera renouvelée par la conception moderne de l'indestructibilité de la force et de ses transformations réciproques, par équivalents, dans les divers agents de la nature.

Mais revenons au jeune Mayer. A cause de sa prédilection pour les sciences physiques, ses parents qui ne négligeaient rien pour qu'il reçût une bonne éducation, le destinèrent à la médecine, pour laquelle il trouva une espèce de préparation

1) Die Erlmltung cler Kraft. Berlin, 1847. — Die WecJisclwirkung der NaturJcràfte. Kôuigsb. 1854. Ces deux mcinoires out été traduits dernièrement en français par M. Louis Pe'rard. Paris, 1869. '

dans la pharmacie de son père. De 1832 à 1837, il étudia k l'Université de Tubingue, où il se lia d'amitié avec Guillaume Griesinger qui est devenu ensuite l'un des médecins les plus célèbres de l'Allemagne et mourut, en 1868, Professeur à Berlin. Après avoir passé ses examens, il continua encore ses études a Munich et ensuite a Paris.

En février 1840, le Dr. Mayer mit à exécution un projet qu'il avait formé dès sa jeunesse. Il s'embarqua à Rotterdam, comme médecin, a bord d'un bâtiment qui partait pour les Indes orientales.

Son capitaine qui avait commencé sa carrière comme simple matelot, n'était guère sociable; de sorte que le jeune Docteur, n'ayant pas occasion de se distraire, consacra toutes ses longues hem'es de loisir h l'étude des sciences. Il étudia surtout avec zèle le manuel de physiologie de Millier, qu'on peut regarder comme le point de départ du puissant essor que cette science a pris dans notre siècle.

C'est pendant ce voyage de 11 mois que M. Mayer fît sa mémoral^le découverte. Voici par quel accident, comme il nous le raconte lui-même, ses idées se tournèrent vers ce sujet.

«Pendant l'été de 1840, ayant eu â saigner, a l'île de Java, des Européens récemment arrivés, je remarquai que le sang tiré de la veine du bras présentait, presque sans exception, une coloration d'un rouge extraordinairement vif.

„Ce phénomène attira toute mon attention. Prenant mon point de départ dtins la théorie de Lavoisier, suivant laquelle la chaleur animale est le résultat d'un procédé de combustion, je regardai le double changement de couleur que le sang subit dans les vaisseaux capillaires de la petite et de la grande circulation comme une indication sensible et visible, comme le reflet, pour ainsi dire, de l'oxydation qui se fait dans le sang. Pour que la température du corps humain se maintienne constante, la chaleur qui se produit dans le corps même doit avoir un certain rapport quantitatif avec la chaleur perdue, et par suite avec la température du milieu. Il faut donc que la chaleur , produite et le procédé d'oxydation, ainsi que la différence de couleur entre les deux espèces de sang soient moindres dans i les climats chauds que dans les climats froids." ^)

1) Die MechaniJc der Wàrme in gesammelten Scliriften. Stuttgart, 1867, pag. 249.

Il n'est peut-être pas inutile d'entrer à ce sujet clans quelques explications, en faveur surtout des personnes coiuplétement étrangères aux études physiologiques.

Les vaisseaux sanguins sont de trois ordres, savoir:

1". Les artères qui servent à porter le sang du cœur dans toutes les parties du corijs;

20. Les veines qui rapportent ce liquide de toutes les parties du corps dans le cœur;

3°. Los vaisseaux capillaires qui établissent la communication entre les extrémités des artères et des veines. Ces vaisseaux capillaires sont de deux sortes: les uns, servant à la combustion des aliments, sont placés dans toutes les parties du corps; les autres, servant à la respiration, font partie des poumons.

Les méditations que M. Mayer fît sur cette observation le conduisirent à la découverte du principe de l'équivalence de la cha-leur et du travail mécanique.

Tous ces vaisseaux sanguins forment un cercle complet clans lequel le sang se meut, par l'action du cœur, i^our revenir sans cesse à son premier point de départ.

Pousse par le cœur, le sang, d'im rouge éclatant et chargé d'oxygène et do principes nutritifs, parcourt les ai-tères et arrive dans les vaisseaux capillaires intermédiaires entre les dernières ramifications des ai-tères et des veines. Là, et dans les tissus, l'oxygène dissous dans le sang artériel, ou qui en provient, se combine avec le carbone et l'hydrogène des aliments, et donne origine à la chaleur animale. L'acide carbonique qui se forme reste ou entre en dissolution dans le sang veineux, et lui communique sa teinte foncée.

Le sang veineux est conduit au cœur à travers les veines, avec les pi'odiuts de la digestion qu'il reçoit eu chemin. De là, le sang est projeté, par la contraction du cœur, dans le système capillaire des poumons où, venant en contact avec l'air atmosphérique, il se débarrasse d'imo partie de son acide carbonique, absorbe de l'oxygène et reprend la couleur rouge caractéristique du sang artériel. Des poumons, le sang est rapporté au cœur qui le chasse de nouveau dans les artères, et lui fait recommencer le trajet qu'il a déjà parcouru. La circulation qui se fait dans l'appareil respiratoire est appelée xietite circulation; et celle qui se fait dans le reste du corps, grande circulation: Dans la petite circulation, le sang passe du rouge noirâtre au rouge éclatant, en traversant les vaisseaux capillaires des poumons, pendant qu'il perd de l'acide carbonique et absorbe l'oxygène de l'air atmosphérique. Dans la grande circulation, le sang passe du rouge brillant au rouge noirâtre, dans les vaisseaux capillaires de l'ensemble du corps, pendant que le carbone et l'hydrogène des aliments se combinent avec l'oxygène.

D'après cela, le corps humain peut être comparé à une machine à vapeur: les éléments de la nourriture, élaborés préalablement dans l'appareU digestif, sont la houille; les vaisseaux capillaires de l'ensemble du corps et les tissus sont le foyer où s'opère la combustion. L'oxygène nécessaire à la combustion est puisé dans l'atmosphère,

Dans ce temps là, en 1840, c'était encore une question de savoir, si l'organisme des animaux à sang chaud n'était pas capable de produire, par ce qu'on appelait la force vitale, plus de chaleur qu'il n'en résulte par le procédé chimique de l'oxydation des aliments. M. Mayer n'hésita pas à soutenir que non - seulement la chaleur consommée à entretenir constante la température du corps, mais aussi la chaleur consommée en travail méca-

à travers l'orgaue respiratoire qui sert aussi à écouler l'acide carbonique formé pendant la combustion.

La différence do couleur entre le sang artériel et le sang veineux étant due à la présence do l'oxygène dans celui-là et à la présence de l'acide carbonique dans celui-ci, il doit exister un rajiport entre la différence de couleur des deux espèces de sang et la quantité de combustible bnllée, et, par suite, entre la différence de couleur et la quantité de chaleur produite dans l'organisme.

Or, l'observation a démontré que la température interne du corps humain est à peu près constante, et égale à 37", quelle que soit la températare extérieure. Si donc la température extérieure vient à baisser, il faut qu'immédiatement il se produise plus de chaleur pour maintenir la température du corps constante, c'est-àdire, qu'il faut qu'une plus grande quantité de combustible soit brûlée, dans un temps donné. Si, au contraire, la température extérieure s'élève, il faut que la quantité de combustible brûlée, dans un temps donné, soit moindre.

Si la combustion est augmentée, il se produit plus d'acide carbonique et le sang veineux acquiert une teinte plus foncée. Si, au contraire, la combustion est diminuée, le sang veineux acquiert une teinte plus éclatante.

Par conséquent la couleur du sang veineux doit varier suivant la température externe. Le sang veineux des habitants do la zone glaciale doit être plus noir que le sang veineux des habitants de la zone torride. Même sans sortir de nos latitudes, pendant l'hiver, le sang veineux doit être plus noir que pendant l'été.

Cela explique pourquoi M. Mayer a trouvé que le sang veineux est d'un rouge beaucoup plus brillant à Java qu'eu Europe,

nique développé à Textérieiir, ne sont que le résultat de la combustion des tiliments, et formula la, conclusion que l'existence cVun rapport invariaUe entre la clialeur et le travail mécanique est un postulai de la théorie de la comhustion pliysiologique.

En effet, „si, en changeant seulement la construction de l'appareil mécanique à l'aide duquel l'homme peut produire de la chaleur, il était possible d'obtenir, avec le même travail et sans aucune variation dans la combustion, des quantités différentes de chaleur, alors, avec une même consommation de matière, il serait possible de produire des quantités variables de chaleur, ce qui serait contraire au principe fondamental de la théorie de la combustion physiologique, suivant lequel la quantité de chaleur produite par la combustion d'une matière donnée est invariable, quelles que soient les circonstances qui accompagnent la combustion."

M. Mayer revint en Europe, au commencement de l'année 1841, avec la conviction que le mouvement et la chaleur peuvent se transformer l'im dans l'autre, dans un rapport constant et numériquement déterminable.

Dans le printemps de 1842, il publia son premier mémoire, intitulé: Remarques sur les forces de la nature inanimée.'^) Ce premier essai ne rencontra pas un accueil favorable de la part des

1) Ibid. pag. 252.

2) JBcmerlcungen ubcr die Krafte der unhcleUen Natur.

journaux sciuntifiqmis d'alors. Les idées qu'il contenait furent trouvées si étranges qu'on en traita l'auteur de fou.')

Bien que cela soit désolant, il n'y a pas a s'en étonner. C'est le sort commun de ceux qui combattent des erreurs établies d'être méconnus et raillés. La vie des inventeurs est semée de beaucoup plus d'épines que de roses. Cependant le jour de la justice arrive!

Heureux ceux qui vivent assez pour voir luire ce jom"!

Il se trouva pourtant uil homme qui accueillit le mémoire de M. Mayer; ce fut l'illustre chimiste M. Liebig, qui l'inséra dans le 42 vol. des Annales de Chimie et de Pharmacie à la pag. 233.

„M. Liebig lui-même signala à peu près a la même époque, dans des termes plus généraux, mais cependant de manière à ne pas s'y méprendre, la connexion existant entre la chalem- et le travail mécanique. Il avança plus spécialement que la chaleur produite . mécaniquement par une machine a vapeur doit être attribuée uniquement à l'effet de la combustion, qui ne peut recevoir aucun accroissement par le fait qu'il est d'abord converti en effet mécanique, et puis, d'effet mécanique de nouveau en chaleur." 2)

De retour de son voyage maritime dans son

1) Voyez, à ce sujet: Allgemdne Théorie der Betvefjung und Kraft von Friedr. Mohr, Braunschiveig, 1869, iiag. S2.

2) Bie Méclmiik der Warme, pag. 254.

pays natal, M. Mayer y gagna la confiance de ses compatriotes, et il eut bientôt, comme médecin, une clientèle qui s'accrut de jour en jour. La première année de son établissement à Heilbronn (1841), une place de chirurgien départemental (Oheramtsivmdarzt) étant devenue vacante, elle lui fut donnée. L'année suivante, il fonda son bonheur domestique en épousant une femme accomplie sous tous les rapports;, et maintenant l'un de ses enfants est étudiant en médecine a l'miiversité de Tubingue.

Lé 1 décembre 1867, M. Mayer fat choisi par l'Académie des Sciences de Turin pour être l'un de ses dix associés étrangers; et le 10 janvier 1870, il fat élu membre correspondant de l'Académie des Sciences de Paris.

Quelque simple et naturelle que soit la conception de l'équivalence de la chaleur et du travail mécanique, il a fallu à l'esprit humain des milliers d'années d'observations et de méditations pour y parvenir. Ce n'est que vers la fin da siècle passé que l'on commence a vok poindre cette idée, mais encore enveloppée de nuages.

Rumford s'aperçut bien, dès 1798, que le mouvement, en disparaissant, produit de la chaleur, et l'on peut même déduire la valeur de l'équivalent de la chaleur des résidtats de ses expériences. Mnis

il ne lui vint pas à l'esprit de regarder la chaleur et le travail mécanique comme deux choses pouvant se convertir réciproquement l'une dans l'autre.

En 1839, M. Marc Seguin, neveu du célèbre Montgolfier, duquel il dit tenir ses idées touchant la chaleur, publia un ouvrage intitulé: De l'influence des chemins de fer et de l'art de les tracer et de les construire. Dans ce livre, plus spécialement consacré à l'économie politique qu'a la physique, M. Seguin a présenté sur la machine à vapeur des considérations qui l'ont conduit bien près du principe de l'équivalence de la chaleur et du travail, mais qu'il n'a pas poursuivies jusqu'au bout. A la page 383, il dit que „la force mécanique qui apparaît pendant l'abaissement de température d'un gaz comme de tout autre corps qui se dilate, est la mesure et la représentation de cette diminution de chaleur." Cela n'est exact que pour les corps dont le travail intérieur est si petit qu'il peut être considéré comme nul. Or, dans la vapeur d'eau, que M. Seguin prend pour calculer l'équivalent mécanique de la chaleur;, le travail nécessaire pour vaincre la cohésion des molécules est fort grand et ne peut être en aucune manière négligé. Nous avons fait voir ailleurs ^ que dans l'acte de la vaporisation de l'eau, sous la pression atmosphérique, le 7,5 pour cent seulement de la chaleur totale se transforme eu travail extérieur,

1) Chap. IX, Question 16.

et le reste, c'est-à-dire 92,5 pour cent, est employé en travail intérieur.

Toutes ces vues, quelque heureuses qu'elles soient, ne peuvent, ni être mises sur la même ligne qu'une découverte précise et bien définie, ni diminuer le mérite de la découverte.

M. Mayer doit être considéré comme celui qui, dune manière indépendante^ et par lui seul, a découvert le principe de l'équivalence, principe qui a de nos jom'S produit le plus grand progrès dans les sciences naturelles. Son premier écrit intitulé: Remarques sur les forces de la nature inanimée^), publié, en 1842, dans les Annales de Liébig, contient simplement l'indication de la marche à suivre pour déterminer l'équivalent mécanique de la chaleur. La convertibilité et l'indestructibilité de la force y sont énoncées, et l'auteur fait appel à l'équivalent de la chaleur, pour mieux faire saisir ces deux principes. La détermination qu'on y trouve de l'équivalent déduite des propriétés des gaz, est parfaitement exacte quant au principe, mais le résultat numérique s'écarte de la vérité, à cause des valeurs inexactes du coefficient de dilatation et de la chaleur spécifique de l'air^ qui avaient alors cours dans la science. En faisant usage des résultats obtenus postériem-ement par

l) Bemerlcwigcn uher die Krufte der unhelehten Natur. Annalen der Cheviic und Fiiurmacie von Wuhler imd ïAehùj, 1842, Bd. XLII, Maiheft, 'p. 233 u. folcj.

M. Regnault, la méthode de M. Mayer conduit à la valeur de 426 kilogrammètres.

Ce premier essai fut suivi, en 1845, d'un second mémoire sur Le mouvement organique dans sa dépendance de l'ecMnge de la matière^), qui contient les applications physiologiques du nouveau principe, et qui montre que M. Mayer comprenait la portée de sa découverte et savait en tirer parti.

En 1848, il publia un mémoire sur La mécanique du cieV^), où il développa avec une hardiesse et unë sagacité remarquables l'hypothèse que la chaleur et la lumière du soleil sont engendrées par la chute de masses météoriques qui viendraient perdre leur vitesse à la surface du soleil.

Quelle que soit en elle-même la valeur de cette hypothèse, qui fut reproduite plus tard, d'une manière indépendante, par MM. Waterston et W. Thomson, on ne peut lui contester le mérite d'être très-ingénieuse et de mettre eu jeu une cause capable, si elle opérait sur une échelle suffisante, de produire réellement l'effet qu'on lui attribue.

Dans le même mémoire, M. Mayer s'occupe de l'effet des marées sm- la rotation de la terre, et il y fait voir qu'elles doivent en diminuer la vitesse. Cette diminution, quoique très-faible en elle-même, et quoiqu'elle soit compensée en partie par l'accélération produite par le refroidissement progressif

1) Bie organische Beivcguncj in ikrem Zusammcnliunge mit dem Stoffwechscl. Hcilbronn, 1845.

2) Beitruge zur Dynamilc des Himmds. Heilbroiiu, 1848.

de la terre, et par la contraction qui en est la conséquence, a cependant pu être constatée dans ces derniers temps. En effet M. Adams, à l'aide de certaines éclipses qui ont été observées il y a un grand nombre de siècles, et dont Thistoire nous a conservé le souvenir, a pu calculer que le ralentissement du mouvement de rotation de la terre est tel que la durée du jour augmente d'une seconde dans l'espace de cent mille ans.

Qu'on nous permette de citer une remarque curieuse de M. Mayer. Un moulin qu'on ferait tourner par l'action de la marée tirerait sa force d'une origine totalement différente qu'un moulin que fait tourner le ruisseau descendant d'une montagne. Le premier produit son effet aux dépens de la rotation de la terre; le second aux dépens de la radiation solaire qui a porté h sa source le ruisseau de la montagne. ^

On est vraiment frappé d'étonnement en voyant la hauteur à laquelle M. Mayer a su s'élever dans ses spéculations transcendantes sm- la dynamique du ciel.

En 1851, dans le but de résumer ses idées au point de vue de la méthode et de la terminologie, M. Mayer publia un écrit intitulé: Bemarques sur l'équivalent mécanique de la chaleur.-)

Dans son mémoire sur le mouvement organique,

1) Bie Mechanik der Wàrme. Stuttgart, 1867, pag. 200.

2) Bemcrkungen ilber das Mechanische Aequivalent der Wàrme. Heilbronn, 1851.

St.-Bobbbt, Thermodynamiquo. 2. Ed. 30

M. Mayer avait déjà donné des indications sur la manière d'interpréter les phénomènes physiologiques. En 1862;, il publia, dans les Archives de Médecine de Wunderlich une petite dissertation sur la fièvre^), qui est un essai d'application des nouveaux principes de la théorie de la chaleur à, la résolution de questions de pathologie générale.

Ces divers mémoires, réunis par l'auteur, furent publiés ensemble, en 1867, à Stuttgart, sous le titre de: Mécanique de la chaleur.'^)

H est grandement à désirer qu'on donne une traduction française de cet ouvrage. Elle ne pom-rait manquer d'intéresser le lecteur, et le mettrait à, même d'apprécier à leur juste valeur les droits incontestables de M. Mayer. M. l'ingénieur H. Berruti eh a entrepris une traduction italienne, dont quelques fragments ont paru dans le journal de médecine de Turin. ^)

Les écrits de M. Mayer suffisent pour prouver la part capitale qu'il a eue à la création. de la Thermodynamique. C'est lui qui le premier s'est servi du terme équivalent de la chaleur; c'est lui qui le premier en a déterminé la valeur numérique, au moyen de données qu'un homme éminemment ingénieux pouvait songer seul à mettre en

1) Ueler das Fieher. Ein iatromechanischer Versuch. (Aus Wunderlich' s Archiv der HeilJcunde, Jahrgang 1SG2.)

2) Die Mechanik der Wàrme in gesammelten Schriften von J. B. Mayer. Stuttgart, 1867.

3) (razetta viedica di. Torino 1868 — 69.

jeu; et sa détermination, quand on fait usage des résultats précis de M. Regnault, offre un accord remarquable avec le chiffre trouvé par d'autres expérimentateurs .

Nous ajouterons à l'énumération des titres scientifiques de M. Mayer l'idée heureuse et, croyonsnous, riche d'avenir, qu'il vient d'émettre tout récemment sur le rôle que les vents alizés jouent dans la Physique du globe. Depuis longtemps on soupçonne que les aurores polaires sont intimement liées au magnétisme terrestre, sans qu'on sache au juste quelle est cette liaison.

Or, voici M. Mayer qui, dans un discours prononcé le 18 octobre 1869 au Congrès des naturalistes et médecins allemands, tenu à Innsbruck, émet l'opinion que la cause de ces phénomènes, restée jusqu'ici mystérieuse, est la rupture constante de l'équilibre électrique a la surface de la terre produite par le frottement des vents alizés.^ „La région la plus inférieure des vents alizés se „ charge, par son frottement sur la surface de la „mer, d'une électricité opposée à celle qui s'accu- „mule dans l'eau; cet air, échauffé par le soleil, „puis pressé par l'air plus froid qui arrive en des- „sous de lui, s'élève vers les régions supérieures de ^l'atmosphère, et s'écoule ensuite vers les pôles, „où il produit le phénomène brillant de la lumière

1) V. Revue des Goms scientifiques; T"" année, No. 8, 22 janvier

^polaire, dû à la tension électrique qu'il a acquise. „I1 faut bien remarquer maintenant que, grâce à „rétat physique de la surface terrestre, l'activité „électro-motrice de l'hémisphère sud est, en géné- „ral, plus considérable que celle de l'hémisphère" „nord, d'oti résulte une rupture constante de l'équi- „ libre électrique, non -seulement sur les deux hé- „misphères, entre les pôles et l'équateur, mais en- „core entre le pôle nord et le pôle sud. C'est ce „trouble constant de l'équilibre qui détermine la ^direction de l'aiguille aimantée."

•Cette idée nous paraît destinée à modifier d'une manière heureuse l'explication des aurores polaires qu'a donnée M. A. de la ^ Rive.

Pendant que M. Mayer, sans stimulant extériem-, et tout en exerçant sa profession à Heilbronn, se livrait à ses méditations sur la corrélation des forces naturelles, un autre savant, M. James Prescott Joule, de Manchester, était conduit par ses belles recherches, indépendantes de celles de M. Mayer, à déterminer l'équivalent mécanique de la chaleur. M. Joule, abandonnant le champ des hypothèses, ne marche qu'éclairé par le flambeau de l'expérience directe.

Le 21 août 1843, M. Joule fit une communication à l'Association britannique, alors réunie a Cork, et, dans la troisième partie de son mémoh-e % il décrivit une série d'expériences sm- l'électro-

1) Phil. Mag., 1843, vol. XXIII, pag. 435.

magnétisme, exécutées en vue de déterminer la valeur mécanique de la clialeur. En 1844, M. Joule déduisit de quelques expériences sur la compression de l'air l'équivalent de la chaleur. Avec une constance rare, il poursuivit ses expériences en les variant de mille manières. Il détermina l'élévation de température que l'agitation produit dans l'eau, dans le mercure, dans l'huile de baleine. Il fit rouler l'un sur l'autre deux disques de fonte, et mesura la chaleur que le frottement produit. Il força l'eau à passer par des tubes capillaires et mesura la chaleur engendrée. M. Joule, d'après toutes ces expériences, a été conduit à. adopter

772 pieds-livi'es , ou 423,5 kilogrammètres , pour la valeur exacte de l'équivalent de la chaleur.

Il s'est trouvé des personnes qui ont cherché à rabaisser M. Mayer pour exalter M. Joule. Pour nous, il est constant que M. Mayer a trouvé le premier l'équivalent de la chaleur, et que M. Joule l'a trouvé également de son côté, sans rien emprunter de son émule, et lui a donné une base expérimentale inébranlable. Ces deux savants sont arrivés à la même découverte, par des chemins différents, et chacun avec le tour d'esprit de sa nation: l'un, fidèle aux tendances spéculatives de r Allemagne, de prémisses chétives fait surgir de larges et puissantes conclusions; l'autre, plus positif, cherche avant tout à établir solidement les faits en appelant à son secom-s l'expérience directe. Ils se complètent réciproquement, et la

gloire de Tun ne reçoit aucune atteinte de celle de l'autre.

Nous finirons, en répétant les paroles de M. Tyndall qui a été Tun des premiers à rendre justice à M. Mayer, tout en mettant bien haut les titres de M. Joule. «L'historien futur de la science ne fera pas naître, je l'espère du moins, d'antagonisme entre ces deux hommes. A tous deux leur réputation est faite, et elle ne s'affaiblira pas de longtemps, tant est grande la gloire qu'ils ont conquise, non-seulement en établissant la théorie mécanique de la chaleur, mais en ouvrant la voie h une plus juste appréciation des énergies générales de l'univers." i)

„Dans le firmament de la science, ils sont une étoile double, la lumière de chacun étant, dans un certain sens, complémentaire de celle de l'autre." ^)

1) Tyndall. La chaleur considérée comme un mode de mouvement. Traduction de M. Moigno. Paris, 1864, pag. 72. Cet admirable ouvrage nous a été fort utile pour la rédaction de la seconde partie de cette notice.

2) FUI. Mag. v. XXVI, 1863, pag. 67.

Liste

des principaux ouvrages qui ont été publiés

sur

la Thermodynamique.

Carnot (Sadi). — Réflexions sur la puissance motrice du

feu et sur les machines propres à développer cette

puissance. Paris, 1824.

Clapeyron (Benoît -Pierre -Emile). — Mémoire sur la

puissance motrice de la chaleur {Journal de l'Ecole

Polytechnique, 23" cahier, 1834).

Mayer (Jules -Robert). — BemerJcungen iiher die Krdfte

der unltelébien Natur {Annalen der Chemie und

Pharmacie de Wohler et Liébig, vol. XLII, 1842.

Traduit en anglais dans le Philosophical Magasine,

4« série, vol. 24).

Ce premier mémoire fut suivi de trois autres

dont voici le titre:

— Die organische Beivegung in ihrem Zusammenhange mit

dem Stoffwechsel. Heilbronn, 1845.

— Beitrâge zur Bynamilt des Himmels. Heilbronn, 1848

(Traduit en anglais dans le Phil. Mag., 4" série, vol. 25).

Mayek (Jules -Robert). — Bemerlmngen iiher das mcchanische Aequivàlcnt der Wàrme. Heilbronn, 1851. (Traduit eu anglais dans le FMI. Mag. 4" série, vol. 25).

Ces mémoires ont été réunis par l'auteur dans un volume, sous le titre :

Die Mechanih der Wàrme. Stuttgart, 1867.

CoLDiNG (Louis- Auguste). — Nogle Sœtninger om Icrœfterne {Ac. des sciences de Copenhague, 1843).

Joule (James -Prescott). — On the Calorific Effects of Magnéto- Electridty , and on the Mechanical Value of Heat (Pliilosophical Magazine, vol. 23, 1843).

Depuis cette première publication, M. Joule a fait de nombreuses expériences i^our déterminer l'équivalent de la chaleur, et il eu a rendu compte dans différents Mémoires, dont nous citerons les suivants :

— On the Changes of Température produced hy the Rare-

faction and Condensation of Air (Phil. Mag., May 1845).

— On the Mechanical Equivalent of Heat (Phil. Trans.,

Part. 1., vbl. 140, 1850).

— On some Thermo - dynamic Properties of Solids (Phil.

Trans., vol. 149, 1859).

— On the Thermal Effects of Compyressing Fluids {Phil.

Trans., vol. 149, 1859).

Helmholtz. — (Hermann-Louis-Perdinand). — Ueher die Erhaltung der Kraft. Berlin, 1847 (Traduit en anglais dans les Scientific Memoirs edited hy John Tyndall and William Francis. Loiidon , 1 853 ; traduit en français par Louis Pérard. Paris, 1869).

— Uéber die Wechsehvirhung der Naturkrâfte und die

clarauf hcsiigUchen Ermittclimgen cler Physik Konigsberg, 1854 (Traduit en anglais clans le PMI. Mag., 4*= série, vol. 11; traduit en français par Louis Pérard. Paris, 1869).

Clausids. — (Rodolphe). — Uéber die hewegende Kraft der Wârme tmd die Gesetse, îoelche sich daraus fur die Wàrmélehre selbst ahleiten lassen. {Pogg. Afin., Bd. LXXIX, 1850; PMI Mag., 4« série, vol. 2).

— Uel)er das Verhalten des Dampfes bei der AusdeJmung

unter verscMedenen Umstànden (Pogg. Ann., Bd. LXXXn, 1851; Phil. Mag., 4« série, vol. 1).

— Ueher eine verànderte Form des ziveiten Hauptsatses

der meclianisclien Wàrmetheorie (Pogg. Ann., Bd. XCIII, 1854; PMI. Mag., 4« série, vol. 12; Journ. de Liouville, t. XX).

— TJéber die Amvendung der meclianisclien Wàrmetheorie

auf die BampfmascMne (Pogg. Ann., Bd. XCVII, 1856; PMI. Mag., 4^ série, vol. 12; Silliman American Journ., 2" série, vol. 22, 23).

— Ueber die Amvendung des Satses von der Aequivalens

der Verwandlungen auf die innere Arheit (Pogg. Ann., 1862, Bd. CXVI; PMI Mag., 4« série, vol. 24; Journ. de Liouville, 2° série, t. VII).

Tous ces mémoires, ainsi que plusieurs autres avec des additions, ont été réunis par l'auteur dans un volume publié en 1864 sous ce titre:

— AbJiàndlungcn ilher die meclianisclie Wàrmetheorie.

Braunsclaweig, 1864. (Traduit eu anglais par T. Archer Hirst. Londi'es, 1867; et en français par F. Folie. Paris, 1868), Thomson (William). — An Account of Carnot's Theory of

the Motive Power of Heat. (Trans. Roy. Soc.

Edin., vol. XVI, 1849).

TriOMSON (William). — On the Dynamical Theory of Heat

{Trans. Roy. Soc. Edin., vol. XX, 1851; Journ. de

Lioiiville, t. XVII, 1852).

Thomson and Joule. — On the Thermal Effects of Fluids

in Motion {FUI. Trans., vol. 143, 1853).

— Part III. On the Changes of Température experienced

hy Bodies moving throngh Air {Phil. Trans., vol. 150, 1860).

— Part IV. {Phil. Trans., vol. 152, 1862).

Rankine ( William- John-Macquorn). — On the Mechanical Action of Heat {Trans. Roy. Soc. Edin., vol. XX, 1850).

— On the Geometrical Représentation of the Expansive

Action of Heat, and the Theory of Thermodynamic Engines {Phil. Trans., vol. 144, 1854).

— OutUnes of the Science of Energetics. Edinburg, 1855.

— A Manual of the Steam Engine. London, 1861. Reech (F.). — Théorie générale des effets dynamiques de

la chaleur. Paris, 1854.

— Machine à air d'un nouveau système déduit d'une com-

paraison raisonnée des systèmes de M. M. Ericsson et Lemoine. Paris, 1854.

— Théorie des machines motrices et des effets mécaniques

de la chaleur; leçons faites à la Sorhonne, recueillies et rédigées par M. Emile Leclert. Paris, 1869. HiKN (Gustave- Adolphe). — Recherches sur l'équivalent mécanique de la chaleur. Paris, 1858.

— Exposition analytique et expérimentale de la théorie mé-

canique de la chaleur. Paris, 1862.

— Théorie mécanique de la chaleur. Première partie:

Exposition analytique et expérimentale. Paris, 1865. Seconde partie: Conséquences pJiilosopliiques et métaphysiques de la Thermodynamique. Analyse éléme^itaire de l'Univers. Paris, 1868,

TuRAZZA (Domenico). — Teoria dinamica del Calorico. (Mem. delV Istituto Veneto di sciense, lettere ed arti, vol. VIII, 1859).

RÉSAL (Amé-Henri). — Commentaire aux travaux publiés sur la chaleur considérée au point de vue mécanique. Paris, 1861. {Annales des mines, t. XX, 1861).

Cantoni (Giovanni). — Belasione tra alcune propriété termiche ed altre proprietà fisiche dd corpi. Pavia, 1862 — 2''=» edizione. Pavia, 1868.

Zeuner (Gustave). — ■ Grundsiige der Mechanischen Wdrmetheorie. Freiberg, 1860 — 2" édition. Leipzig, 1865 — 1866. (Traduit en français par Maurice Arnthal et Achille Cazin. Paris, 1869).

Verdet (Marcel -Emile). — Exposé de la Théorie mécanique de la chaleur, présenté à la société chimique de Paris le 7 et le 21 février 1862.

— Théorie mécanique de la chaleur. Tome 1. Paris 1868.

Tyndall (John). — Heat considered as a Mode of Motion. London, 1863 (Traduit en français par M. l'abbé Moigno. Paris, 1864).

Secchi (Angelo). — L'imità délie forze fisiche. Roma, 1864. (Traduit en français par le Dr. Deleschamps. Paris, 1869>

Combes (Charles). — Exposé des principes de la théorie mécanique de la chaleur et de ses applications principales. Paris, 1867. (Cet ouvrage avait déjà

paru, depuis 1863, dans le Bulletin de la société

d'Encouragement pour l'Industrie Nationale). • Perrini (Rinaldo). — Saggio di esposisione elementare

délia Teoria dinamica del colore. Milano, 1864, Cazin (Achille). — Théorie élémentaire des machines à air

chaud. Paris, 1865.

Balfour Steward. — An élementary treatise on heat.

Oxford, 1866.

Jacquier (Edme). — Exposition élémentaire de la Théorie mécanique de la chaleur appliquée aux machines. Paris, 1867.

Bertin (Pierre - Auguste). — Rapport sur les progrès de la Thermodynamique en France. Paris, 1867.

Tait (Pierre-Guthrie). — Sketch of Thermodynamics. Edinburg, 1868.

Briot (Charles). — Théorie mécanique de la chaleur. Paris, 1869.

DuPRÉ (Athanase). — Théorie mécanique de la chaleur. Paris, 1869.

Serpieri (Alessandro). — La for m considerata- nelle sue principali trasformasioni. Urbino, 1869.

Laboulaye (Charles). — Complément du Dictionnaire des arts et manufactures. (Divers articles de ce Dictionnaire sont consacrés à des questions de Thermodynamique).

A tous ces ouvrages, il faut ajouter les travaux publiés par M. Regnault. Bien qu'indépendants de la Thermodynamique, ces travaux ont néanmoins fourni les bases expérimentales sur lesquelles cette science a pu s'établir. M. Regnault a rendu, par là, un service inappréciable aux sciences, car les faits restent et les hypothèses passent.

Regnault (Henri- Victor). — Relation des expériences enh'&prises par ordre etc. pour déterminer les lois et les données physiques nécessaires au calcul des machines à feu.