SUBDIVISION DE LA THERMODYNAMIQUE EN DEUX BRANCOES DISTINCTES

Ni dans l'Introduction, ni dans le corps même de cet Ouvrage, je n'ai annoncé à mes lecteurs les divisions auxquelles j'avais l'intention de m'astreindre dans le cours de mon exposition. Je n'ai tracé aucun cadre, bien moins encore quoi que ce soit qui pût ressembler à un programme. La marche que nous avons suivie nous était pour ainsi dire dictée par rcnchaînement même des faits ; elle était si naturelle, si logique, qu'il était fort inutile de la justifier à l'avance.

Au point où nous sommes arrivés, il devient, par deux raisons différentes, nécessaire de procéder autrement et de poser au moins quelques repères, quelques jalons principaux.

D'une part, la théorie mécanique de la chaleur se divise, comme nous allons voir et comme l'annonce le titre de ce Chapitre, en deux branches très-distinctes. Cette division sans doute est encore naturelle et logique; elle repose sur l'essence même des phénomènes étudiés ; mais elle ne saut(> nullement aux yeux et, j'ajoute, elle n'a jusqu'ici pas été défmic aussi catégoriquement que nous serons amené à le faire ; que dis-je! l'examen des phénomènes de l'une des l^ranches, auquel elle mène, a été évité par la plupart des auteurs, par suite d'une espèce de crainte prudente. Il devient donc indispensable de l'accentuer dès à présent très-netlement, sauf à la légitimer ensuite de mieux en mieux dans l'exposé même des faits.

I) aiilif |); II. ;ij)j'ùs avoir posé otdémontiv les propositions Inndaiiiciit.ilfs (le la Tlicrino(l\ iiainique, nous sommes amené iii.iiiitriiaiit a en laii'c l'application et à en tirer les résultats utiles dans létude des phénomènes. Or le nond^re de ces applications, le nombre des faits j)livsiques, chiniiques, mécanupies, (pii sont pour ainsi dire régis par les lois que représentent nos deux propositions, ce nombre, dis-je, est prestpie illimité : il \ aurait j)lus ([ne de la présomption chez un auteur (|uelc(jii(pie à xouloir les cndjrasser ou seidemenl les indiquer tous. A un point de vue personnel, il est donc utile (pie j'indique, au moins sommairement, quels sont les genres de phénomènes à l'examen desijuelsje me limiterai.

Définition et objet de la première branche (le la Themiodynainiquc .

Nous avons vu, à plusieurs reprises déjà, que la quantité de

elialejM' (J, nécessaire poiu' porter l'unité de jxnds d'un corps

cpieK oiupie d une tempéra tuic/,, à une au tic /, /„. a pour

expressicjn

Q=z(:-hAll \K,

(i ('tant la (juaiitite de chaleur fj)()siti\e ou iiegatixe (pie le coi-ps reiileiiiie de plijs a /, (iiia /„. Il étant le tiaxail interne et I le travail externe posil ils (Hi negat ils (pu s ellcctiient |>einlanl le ( hangeineiit /„ /,. Cela pose, nous pouvons la ire de (i-f- \ll une iiK'iiie somme, et écrire en C()ns((|neiiC('

d Ou

P étant la pression externe et Y le volume apparent (\n corps.

En combinant ces deux équations avec celles que nous donne la proposition II, ou

on arrive, comme nous verrons, sans aucune hyjjothèse et sans aucune considération sur les forces moléculaires, à un ensemble d'équations des plus remarquables traduisant analytiquement un grand nombre de phénomènes importants, relatifs aux corps solides, liquides ou gazeux, aux moteurs thermiques, etc.

C'est cet ensemble d'équations, ou, pour parler beaucoup plus correctement, c'est la méthode qui y conduit, qui constitue ce que j'ai appelé \si première branche de la Thermodynamique. Nous n'avons à y considérer que les propriétés générales et communes des corps, celles qu'on pourrait appeler leurs /?ro/?ne/e.y 5w/?e/;^cïe//e5; nous n'avons aucunement à nous y occuper de l'atome matériel ou des forces qui le régissent. A l'aide d'un très-petit nombre de données expérimentales, nous parvenons à relier entre eux et à élucider un nombre incroyable de phénomènes longtemps obscurs, longtemps tenus pour étrangers les uns aux autres.

Cette branche, la première fondée et sur les assises les phis inébranlables, est des plus riches, en conséquence d'une utilité presque pratique : non-seulement elle nous donne la clef des théories des différents moteurs où la chaleur est le principe d'action, mais elle conduit à l'interprétation rationnelle d'un bon nombre des piiénomènes les plus inip(»rtants de l'univers.

«i II.

liffinition et objet de la seconde bntnche de la ThermodYnanùque .

Nous |H)inons, ai-je dit, fain* tic ( Ml une menu* st)nime l ; mais nous pouvons aussi laisser iMiles les deux Irmu's C et H, et chercher a les decompost^r eux-mêmes II \i« nt aloi'N. pour la iliflVrentielle conipKte de l'etjuation (J.

di^ = Kffr — A edv — s de) -r- A Vd\ \ r/P .

K étant une \aleur spéciale à chaque corps et constitiLint ce que nous avons déjà ap|><'le la capacité calorifique absolue^ e étant la somme moyenne dt^ résistances internes surmonlé«»s {X'ndaiit la variation </T, et enfin v étant la somme movenne des volumes internes qui varient réellement a>ec'l', somm»- (pif par anticipation nous avons déjà desiiinée ailleurs sous le nom de volume interatomique.

L imajje ou l'application de rcipiation prét^étlenle, les develop|M*ments «pielle comjKjrte, la métho<le sur latpielle elle repose, ri*s|H'ce de phenomènt'S qu'elle nous |M'nnel d'attaquer, constituent ce «jue j apjH'lle la seconde branche de la lherm<Hl\ naniupie.

On ajMTçoit au premier coup d'ail la iliflen^nce coiisidérahle qui existe entn* nos deux branches. Dans la s«»c<>nde. \*'s h) |M>tht*s4>s sont inèsitables : les seuls term«*s deca|ucité al>solup, de volume interatomitpie, de résistance moyenne surmonte<', constitueront, aux \eux de bien «les physiciens, des h\|Milh(*ses; mais SI en ces4-nscetieM*conde hrancheoDre, plus que la première, un champ aux douti-s, si |H»ur \c moiiM*nt elle est surtout moins complète encore, nous p«itivons aflîr-

mer pourtant qu'elle est, s'il se peut, plus riche encore d'avenir, plus élevée dans ses conséquences. Nous y sommes amenés, bon gré malgré, à sonder la nature des choses; les données empiriques, indispensables aux développements des équations de la première branche, sont ici remplacées par des lois naturelles et rationnelles, dont il s'agit seulement d'établir la réalité ; les hypothèses invoquées d'abord à titre auxiliaire y sont soumises au contrôle des faits et se transforment graduellement en vérités démontrées.

§ ni.

Phénomènes analysés dans la première branche.

C'est tout naturellement par l'exposé et l'étude de la première branche que nous devons commencer. J'ai dit que le nombre des phénomènes qu'elle comprend est presque indéfini pour le moment, et qu'on est obligé, quoi qu'on fasse, de se limiter en ce sens si l'on veut éviter de tomber dans des détails par trop étendus. Je bornerai mon exposé à l'étude des propriétés des gaz parfaits, des vapeurs saturées et de leurs liquides, et enfin des vapeurs surchauffées, parce que ce sont les corps sur lesquels j'aurai, comme observateur et expérimentateur, le plus de faits utiles et intéressants à présenter. Nous appliquerons ensuite très-aisément les résultats théoriques et expérimentaux obtenus à l'étude des principaux et des plus importants parmi nos moteurs thermiques.