Invariabilité de l'équivalent mécanique de la calorie

~Im proportionnalité entre la chaleur el le travail a été vérilîi'e

''«n» lin certain nombro de cas tréa divers : le coeiricienl de propor-

jtioniMliié 4,17.10' ne varie pas. C'est ïà un fait expérimental indê-

Ipfidant de toute hypothèse .lur In nnlure de la chaleur. Le principe

Mwjuivalence a été étendu à toutes les transformations. Sa gciiérali-

'ioii a conduit au principe de la conservation de l'énergie, principe

éral que celui de la conservation de la masse''\

^OQ. Hypotliése sur la nature de la chaleur. — Si l'on

™"*chc les phénomènes calorifiques à des mouvements moléculaires,

Icoïiversion du travail en chaleur apparaît comme une Iransforma-

«le mouvement.

^tk admet que les particules d'un corps, séparées par des inter-

'^s intcrmoléculaires (71), ne sont jamais en repos, mais qu'elles

*cxjieiii des excursions très rapides autour de leur position d'équi-

^^. L'amplitude de ces excursions croit avec le degré d'échauffe-

^»M ou ai'ec la température du corps. Ces mouvements moléculaires

**is échappent à cause de leur extrême petitesse, mais, en venant se

*'*'r»inimiquer aux terminaisons nerveuses de la peau ou à un thermo-

^^Ue, ils produisent une sensation de chaleur ou une élévation de

0) I.« principa de la eonnervatioD de la masse, appelé auasi pHnctpe de la conservaiion 1* million!, a àié établi à l'aide do la balance par les oxpùricuces chimiquot de

CODBS DE PHYfilQOE

température. On conçoit dès lors comment un travail mécanique i converti en chaleur. Supposons un forgeron laissant tomber uà marteau sur une enclume, le mouvement du marteau est brusquent interrompu, mais sa force vive n'est pas anéantie, elle se distribue aux particules du fer forgé et de l'enclume dont elle accroît les excursions et élève la température. La chaleur dégagée augmente avec la mtatt du marteau et sa hauteur de chute, c'est-à-dire avec sa force vivaj môme, dans le choc d'un projectile contre un obstacle, un moi menl d'ensemble fait encore place à un mouvement moléculaire.

ANALYSE DES EFFETS DE LA CHALEUH SDR XTS COI

501. La chaleur communiquée à un corps produit divers efl 1° Des effets Intérieurs. — Une portion de la chaleur est emplq à accroître les intervalles qui séparent les molécules, en surmon des forces de cohésion qui sont parfois considérables (trava dilatation, travail de fusion, travail de vaporisation] ; une autre pa augmente les excursions des molécules en élevant la températiUB 2" Des effets extérieurs, par suite de la dilatation du cofl L'elTort exercé par la pression atmosphérique sur la surface déplacé et un travail externe est ainsi effectué. Ce déplacement, I dans le cas des solides et des liquides <|ui se dilatent peu, est ca dérable avec les gaz et les vapeurs.

Dans les gaz voisins de l'état parfait, tels que l'hydrogène, l'i gène, l'azote, l'air, conformément à des expériences de Gay-LusM développées plus lard par Joule, les attractions moléculaires M insensibles et il n'y a pas d'efTort appréciable à exercer pour accroiu la distance des molécules. L'effet intérieur produit par une ceri quantité do chaleur se réduit à l'accroissement de force vive mouvements moléculaires qui accompagne l'élévation de tempérai

Pour échauffer de 1" l'unité de masse d'un gaz placé dans enceinte fermée, et par conséquent sans travail externe, la quanti de chaleur nécessaire (chaleur spécifique sous volume constanM dépend pas de Vécarlemenl des molécules ou du volume du gaz.

Pour échauffer le même gaz de I" en le laissant celte fois se dili librement (chaleur spécifique sous pression constante), outre la leur employée à élever la température, il y a dépense de ch pour le travail accompli en repoussant l'atmosphère.

ce «I

■on!

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CHALEUR

■divers 4

**P«snfcJ

502. Calcul de Mayer.-- R. Mayer s'est appuyé sur ce résultat"' pour calculer l'équivalent mécanique de la Calorie, d'après 1& différence entre les chaleurs spécifiques de l'air à, pression constante et à. volume constant. — l' Calcul du travail externe de dilatation d'un gtuz. — Supposons qu'un mètre cube d'air à 0" et à 76 occupe un vase cylindrique de un mètre carré de wction, dans lequel se meut un piston exerçant sur la face supérieure dagaz une pression égale à la pression atmosphérique, iÛ3liO kilogrammes (i kg. 033 par centimètre carré). La distance du piston au foDddu cylindre est 1 mètre. Si l'on échauffe ce mètre cube d'air de 0*à ['va le laissant se dilater sous la pression almospliérique, son volume devient 1 -{-0,00367. Admiltous que la section du cylindre »«te égale à 1 mètre carré, le piston monte de 0"00367 et le travail mécanique extérieur effectué par le gaz qui se dilate en refoulant la pression atmosphérique est égal à 10330 . 0,O03G7 = 37'"^'°""* 9 1 .

2' Chaleor dépensée pour effectuer le travail externe de "UJ»t«tion. — La chaleur donnée à un kilogramme d'air pour ItchauHer de 1° en le laissant se dilater sous la pression constante d* l'aiffiosphère est 0,037 (434) ; pour échauffer un mètre cube d'air qui pèse !>"-2'J3, il faudra !,293 .0,237 Calories.

^ chaleur qui est donnée à cette même masse de gaz pour

'Wiauller de 1° à volume constant et par conséquent sanx travail

'■■'lernt est plus petite, on la trouve égale ii 1,293 . 0,!G8 (0,1G8 est la

^«ieur spécifique du kilo'gramme d'air sous volume constant).

"""ftil de séparation des molécules (501), elle est tout entière

*ni|>loyée à élever lu température du gaz. La même quantité de

cnaJeuf i-lanl nécessaire pour accroître la force vive moléculaire

'" g'tiz quand on l'échauffé de 1* sous pression constante, la diffé-

'*"'-«î 1.203 [0,237 — 0,168)= 1,203.0,069 -^0,089 représente la

''■nfcloui. dépensée pour refouler la pression atmosphérique et effectuer

'* ^«"ovail de 37^*"'*'"91.

Connaissant le travail effectué T en kilogramniètres et la chaleur

•■orreapondant Q (en Calories), le quotient

™*tre8 l'équivalent mécanique de la Calorie.

' ) M«r«r avait conclu ce niiultal des eipcrivoces de Qay-lj

de 0ay-I^U6sac. ^^J

COUns tlB PHYSIQUE

Calcul en ergs. — Nous supposerons 1 centimùlre cube de enfermé dans un cylindre de 1 centimètre carré de section, 1033 . | sera en dynes la pression atmosphérique sur la face supérieure du j 0,00367 sera lélévation du piston en œntimètres; 1,033 . 981 . 0.OOl est le travail externe du gaz en ergs. D'autre part 0,001'293 étunll masse en grammes d'un centimètre cube d'air, 0,00 1293 ^0,237— 0,ll représente en calories la chaleur employée à effectuer ce tra« externe.

L'équivalent mécanique sera le quotient :