ÉTUDE DES PHÉNOMÈNES THERMIQUES

DeOniuon de In (tsmpënlun. — Premier principe fondamental. — Doteminalinn d.> l'éqoiMlml mécanique do ln chaleur. — Contèquancea du principe de l'«qi>lnlencc. — Fow-iiim i] , i.iiï L .r»bilii<''. - Application aux rjai parrain.

31. Lorsque deux corps sont mis en relation, l'un d'eux se comporte généralement comme une source de chaleur, il se refroidit pendant que le second s'échauffe. Cet échange de chaleur entre les corps peut avoir lieu de différentes manières. Si les corps sont en contact direct, ou s'ils sont séparés par des corps pomlérablcs qui participent au mouvement calorifique, la communication de chaleur se fait par conductibilité. Si, au contraire, il n'y a pas de corps intermédiaires, ou si les corps pondéraliles intermédiaires ne participent pas au mouvement calorifique, la communication de chaleur se fait |iar rayonnement. Enfin, l'échange de chaleur peut avoir lien en même temps par rayonnement et par conductibilité.

Dans tous les cas, si aucune cause extérieure n'intervient, les deux corps arrivent à un étal qui persiste indéfiniment; on dit qu'ils sont alors en équilibre de température ou qu'ils onl la même température. C'est un étal d'équilibre mobile, parce qu'on suppose qu'il y a entre eux des échanges de chaleur continuels et équivalents.

Quand l'équilibre a lieu entre deux corps, il est indépen-

l'équilibre de température est un état pai Faitemcnl défini, qui ne peui avoir lieu que d'une seule manière.

Si deux corps A et It sont eu équilibre de température avec un troisième corps (",, l'expérience indiquer qu'ils sont entre eux en équilibre de température.

Qiumd deux corps mis i'ii relation ne sont pas eu équilibre de température, celui qui envoie le plus de c haleur à l'antre

dique que le corps A est aussi à une lempé rat lire plus élevée que le corps C, Supposons de même que le corps 11 soit à une température plus élevée que C et moins élevée que A, et qu'on laisse refroidir le corps A jusqu'à ce qu'il soit en équilibre avec C, on constate qu'il passe par la température du corps inieiiiir'diaire 1t.

En d'autres termes, on peut, en classant les corps d'après leurs réactions cninriiunies, construire une échelle des températures, ci cette échelle des températures est unique.

Supposons qu'on mette un même corps P successivement en équilibre de température avec tous les corps de l'échelle précédente, il passera par une série d'états successifs qui pourront servir à caractériser les différentes températures : ce sera un thermomètre,

'Aï. L'objet principal do la ihermodvnaniqiifc est d'étudier les transformations d'un corps homogène, avant dans toute sort étendue la même densité ou le même volume spécifique v (le volume spécifique est le volume de l'unité de poids), ia même température l, soumis sur toute sa surface à une pression uniforme p, cl de plus sans mouvement sensible. L'état d'un corps dans ces conditions dépend, en général, de deux variables indépendantes, son énergie actuelle V, et son énergie polenlielleW. Toutes les quantités que l'on considère habituellement et qui caractérisent l'état physique du corps, savoir la température le volume spécifique v et la pression p, dépendent

ÉTUDE DES l'HENOMENES TflSMIQUIS. 3l

deVctW; rc sont des fonctions de ces deux quantités,

(=/,(V,W), (■=/,; v, wj, />=/.(V,W).

Un a ainsi trois équations mitre cinq grandeurs, dont deux quelconques peuvent être prises pour variables indépendantes; un choisît ordinairement v ei p; alors lu température est une fonction do volume et de la pression.

Toutefois, dans certaines questions, un n'est pas maître du choix des variables, parre que les fonctions é prouveraient de grandes variations pour de petits changements des variables. !'ar exemple, dans la fusion de la glace sous pression cunstanle, le volume change peu pendant la durée du phénomène, et l'état du corps éprouve cependant une modification considérable; il ne conviendrait pas de prendre v m p comme variables indépendantes. La difficulté disparaît si l'on prend pour variable indépendante l'énergie potentielle Wj c'est la quantité qui éprouve alors les plus grands changements.

HÉKINETtO^ DE LA TEM FÊHATU RE.

33. Pour lout corps homogène, placé dans les conditions indiquées précédemment, il existe entre la température, le volume spécifique et la pression une relation

On ne connaît pas encore la forme de cette fonction pour un corps quelconque; les lois de Gav-Lussac et de Mariolle en donnent seulement une expression très-appi ncliée pour les gaï permanents. Mais il suffit que nous concevions l'existence de celle relation pour qu'elle nous serve à définir les températures. Considérons, en effet, un corps quelconque que l'on

Les variations de volume d'un corps sous pression constante peuvent donc servir à graduer l'échelle des températures, pourvu que ce corps ne présente pas de circonstances

3ï PKËHIËRE PARTIS. — CHAPITRE I.

particulières, telles qu'un changement d'étal, dans les limites de température entre lesquelles il sert de thermomètre.

11 y a avantage à employer un gaz permanent pour construire le thermomètre; on graduora l'échelle des températures par les variations de volume d'un poids de gaz égal à l'unité sous une pression déterminée. Soient v, le volume de ce poids à une température déterminée que nous appellerons zéro, v, le volume de la même masse à une autre température définie t., et v le volume à une température quelconque (; en supposant les températures proportionnelles aux changements de volume à partir de la température zéro, on aura

Si l'on pose a — — - -"> celle équation prend la forme

a est ce qu'on appelle le voefjiiient de dilatation du gaz.

31. Tous les gaz et les vapeurs surchauffées tendent vers un élai-limile caractérisé par les lois de Mariolte et de Gay-Lussac. Je rappelle res deux lois :

i" Loi de Gaï-Lussac. — Tous 1rs gaz permanents ont If même coefficient de dilatation, et ce coefficient est indépendant de la pression.

Ce coefficient de dilatation » des gaz esl d'environ — .

a° Loi de Mariotïe.— Les volâmes d'une même masse de gaz A la même température sont en raison inverse des pressions.

Si v esl le volume d'une certaine masse rie gaz sous la pression p. v' le volume de la même masse sous la pression p' et à la même température, on a

Ï- = L ou vp .,.</.

Ces deux lois permettent d'établir la relation qui existe