CREMIER GENRE DE DÉMONSTRATION

Commençons par admettre que la chaleur n’est pas une force, et qu’entre elle et le travail mécanique, il n’y a nulle connexion ; et voyons si une telle supposition ne nous mène pas droit à l’absurde.

Lorsqu’un corps tombe librement dans le \ide , il prend une vitesse de jilus en plus grande qui, à chaque instant, dépend e.xclusivement de la hauteur de chute et qui peut servir à représenter la quantité d’action de la gravité. Si ce corps heurte un plan horizontal résistant et immobile , deux cas peuvent se présenter : 1“. Si le corps est élastique, il rebondit à une hauteur qui diffère d’autant moins de sa hauteur de chute que son élasticité est plus parfaite; il n’ya ici aucune perte d’action, puisque ce phénomène continuerait indéllnimentdansle cas d’une éla.sticité parfaite. 2°. Si au contraire le corps est non-élastique, il s’arrête d’un coup sur le plan et perd tout son mouvement de translation. 11 y a donc, dans ce cas, une annihilalion inexplicable {impossible) de travail.

En examinant attentivement un corps ainsi arrêté subitement dans sa chute, il est aisé de voir que sa température s’est élevée. Une balle de plomb, lancée par un fusil contre un bloc en pierre ou en fer, s’échauffe au point d’éprouver un commencement de fusion.

Le mêlai ici ne change ni de densité ni de capacité calorifique. La production de la chaleur, considérée en elle-même, est donc inexplicable {impossible).

Le travail fourni par un moteur peut être consommé de deux manières en apparence bien différentes : l". 11 peut nous servir à élever un poids donné à une certaine hauteur en une unité de temps. Ainsi une chute d’eau de 11" débitant P‘ d’eau par seconde peut nous servir ,T élever à A" par seconde un poids do p (en admettant que toute l’action soit utilLsée). 11 n’y a ici aucune (icrte : nous voyons

un poids descendre d'un côté et en élever un autre à une hauteur telle que le produit du poids par la hauteur est égal au produit de la chute par la dépense d’eau (en poids). 2“. Nous pouvons aussi consommer ce travail à surmonter des résistances passives , des frottements. Dans l’expérience si rigoureuse du frein de Prony, par exemple , qui nous sert à évaluer le travail dans nos moteurs, nous voyons tout l’effort moteur employé non à élever, mais à soutenir immobile un certain poids; nous voyons tout le travail absorbé par le frottement des mâchoires du frein contre la poulie. Tout ce travail parait perdu.

Mais le frottement échauffe tous les corps. Le frein de Prony s’échaufferait indéfiniment, si on ne le refroidissait sans cesse avec de l’eau. On attribuait jadis la chaleur produite par 1e frottement à la désagrégation des parties matérielles des corps ; cette explication est fausse, car les liquides eux-mômes, dont les parties sont déjà désagrégées , s’échauffent aussi par le frottement. La chaleur produite par le frein est inexplicable, si on la considère abstractivement.

Ainsi donc annihilation d’un travail par le choc ou le frottement ; production de chaleur inexplicable par les mêmes phénomènes, voilà deux faits absurdes et impossibles auxquels on aboutit en admettant qu’entre la chute et le travail il n’y a pas de connexion nécessaire. Voilà , au contraire , des phénomènes qui s’expliquent, du moment qu’on admet qu’entre le travail dépensé et la chaleur produite , il existe une dépendance nécessaire et un rapport numérique défini.

Un corps que l’on chauffe .se dilate ou augmente de volume; un corps que l’on refroidit se contracte ou diminue de volume. En augmentant ainsi de volume , le corps est capable de surmonter des résistances externes plus ou moins grandes, souvent colossales, qu’on essaie de lui opposer. C’est ainsi que l’eau , que nous soumettons à une chaleur croissante dans un vase fermé , Cnit par rompre les parois les plus épaisses , si nous ne donnons issue à la vapeur qui se produit, si nous ne pcrnictlonsau volume de s’accroître. C’est

ainsi que l’eau que nous faisons bouillir en vase ouvert prend un volume près de dix-sept cents fois plus grand , en surmontant de fait , sans cesse , la pression atmosphérique; un calcul aisé nous apprend que 1 kilo d’eau que nous évaporons ainsi , soulève en réalité à 17 mètres de hauteur l’énorme poids de 1000 kilogrammes.

La poudre que nous cnflammous dans une arme à feu n’est, de fait, autre chose qu’un corps qu’une très-grande chaleur vient dilater subitement : la tendance à l’accroissement , la pression qu’exerce le corps ainsi chaulfé sur le boulet est telle que celui-ci, sur un trajet d’à peine 1 mètre , reçoit souvent une vitesse de 800 à 1200 mètres par seconde.

Le principe général d’après lequel fonctionnent tous nos moteurs à chaleur , sans aucune exception , est des plus clairs et des plus simples. Dn corps quelconque, l’eau, l’éther, le chloroforme, l’air, les gaz en général , y sont soumis à des alternatives de dilatation et de contraction de volume. Pendant la période de dilatation, le corps exerce un effort et pousse en avant un piston qui se meut dans un corps de pompe, et qui, à l’aide de pièces mécaniques convenables, nous fournit en dehors la somme d’efforts, le travail qu’il reçoit. Pendant la période de contraction le piston, redevenu libre, revient à sa position primitive.

Dans nos machines à vapeur, par exemple, l’eau soumise à l’action de la chaleur dans la chaudière s’y réduit en vapeur, c’est-à-dire s’y dilate en réalité . de manière à prendre un volume plusieurs centaines de fois plus grand ; à mesure qu’elle se forme, cette vapeur va pousser en avant ou en arrière le piston-moteur. Chaque fois que le ])iston arrive à l’extrémité de sa course, la vapeur qui l’avait poussé est mise en communication avec un espace vide et froid où elle .se précipite et se condense; le pi.ston ainsi devenu libre peut reculer sous l’action de la vapeur nouvelle qui agit sur sa face opposée.

Dilatation et contraction alternatives d’un corps , telle est la cause en quelque sorte palpable des mouvements d’un moteur à chaleur quelconque. .Vddition et soustraction alternatives de chaleur , telle

est la cause réelle, mais absolument impalpable, de ces changements de volume et de ces mouvements. Un tel moteur suppose donc, non seulement l’existence d’une source de chaleur pour dilater le corps , mais aussi celle d’une source do froid pour enlever au corps d’abord dilaté ce qui l’avait ainsi dilaté , et pour le ramener à son état primitif.

Une question des plus capitales se présente ici naturellement à l’esprit. Le corps sur lequel nous faisons agir la chaleur apporte-t-il à la source de froid tout le calorique qu’il reçoit de la source de chaleur? En d’autres termes plus précis : supposons que nous mesurions toute la chaleur fournie à l'eau qui bout dans une chaudière à vapeur, et que nous mesurions de môme toute la chaleur qfce nous retrouvons dans le condenseur de la machine, en tenant d’ailleurs compte des perles passives, y aura-t-il égalité entre la quantité d’abord donnée, puis ensuite retrouvée?

Nions encore notre première proposition, supposons cette égalité parfaile et voyons-en la conséquence.

Les frottements produisent, disons-nous, delà chaleur; voilà un fait connu de tous temps. Le frottement ne .suppose aucune usure, aucune désagrégation nécessaire des corps. Si donc nous renfermons dans un vaste calorimètre une machine à vapeur avec le frein de Prony qui en mesure la force , ce calorimètre nous accusera maintenant continuellement plus de chaleur que le combustible du foyer n’en développe. Voici donc encore une absurdité, une impossibilité qui découle de la négation de notre première proposition. Admettons au contraire cette dernière; disons que dans une machine à vapeur il disparaît une quantité de chaleur précisément proportionnelle au travail externe produit, et qu’au contraire le frottement du frein produit une quantité de chaleur proportionnelle au travail qu’il consomme , et dès ce moment toute absurdité disparaît, car le frein ne pourra plus nous rendre que ce que la machine à vapeur avait consommé.