S 1. — DE LA NATURE DE LA CHALEUR

•84. EfTeto ffénéraox de la ehaleor. — Les impressions de chaud et de froid sont familières à chacun de nous. La cause qui les détermine par son action plus ou moins intense a reçu le nom de chaleur. La chaleur est un agent universel, répandu dans toute la nature, remplissant l'espace qu'il traverse dans

tous les sens, après avoir jailli du soleil et des étoiles ; il semble fait pour animer l'univers ; sa présence est nécessaire à l'existence des êtres organisés. Les pays du globe dans lesquels son influence ne se fait sentir que faiblement, languissent dans un état de désolation frappant ; le voyageur n'y rencontre que des amas de neiges et de glaces, et ça et là quelques végétaux inférieurs, et quelques animaux privilégiés errant au milieu de solitudes glacées, comme pour attester la puissance de fécondité de la nature.

Les êtres organisés ne sont pas les seuls à ressentir l'influence de la chaleur ; les corps bruts eux-mêmes cèdent à son action ; elle les décompose, en séparant les molécules d'espèce différente réunies dans les combinaisons, ou bien elle détermine l'union de ces molécules, qui, sans son intenention, resteraient mélangées sans se combiner ; effets que la chimie étudie tout particulièrement. La chaleur peut encore changer l'état des corps : sous son influence les corps solides se liquéfient, et les liquides passent à l'état de gaz ; et quand elle ne produit pas des effets aussi intenses, elle agit encore pour écarter les molécules des corps, tandis que ces molécules se rapprochent quand son action diminue d'intensité. Enfin, c'est par l'effet de la chaleur que les molécules sont retenues à distance les unes des autres, et ne peuvent venir jusqu'au contact en obéissant à la force de cohésion (1 , 150).

L'industrie tire chaque jour parti des effets variés que produit la chaleur, et les progrès d'une multitude d'arts sont fondés sur la connaissance de ses propriétés ; aussi, les hommes qui ont ignoré l'usage du feu, sont-ils restés ignorants et sauvages. Certains peuples, saisis d'admiration pour les effets merveilleux produits par cet agent, soit sur les êtres vivants, soit sur les corps bruts exposés à son action, l'ont adoré sous le nom de feu.

•8S. De la aatore de la ehaieor. — La nature de la chaleur est encore un mystère pour la science. Il résulte de l'expérience, qu'elle peut se propager de deux manières différentes : 1« à distance, à travers l'espace vide ou rempli par certains milieux qui ne s'opposent pas à son passage, comme l'air à travers lequel nous arrive la chaleur du soleil ou celle qui émane d'un foyer allumé ; S"* à travers la substance même des corps de molécule à molécule, comme lorsque la chaleur de l'eau bouillante versée dans un vase, en traverse les parois pour arriver à sa surface extérieure. La chaleur est donc un agent très subtil, de plus très élastique, comme le prouve la facilité avec laquelle elle se réfléchit sur les corps polis.

Quand la chaleur pénètre et échauffe les corps , elle n'augmente pas leur poids; c'est pourquoi on l'a qualifiée de fluide impondérable. On a fait un grand nombre d'expériences à ce sujet. Boyle ayant trouvé que des métaux, après avoir été calcinés, avaient augmenté de poids, supposait que l'agent de la chaleur était pesant; mais nous savons, aujourd'hui que l'augmentation de poids était due à l'absorption de l'oxygène de l'air, qui se combine avec les parties superficielles de ces métaux. Nollet avait, dès l'abord, soupçonné quelque cause d'erreur de ce genre. Boerhaave avait trouvé qu'un boulet

de fer rouge ne pesait pas plus que lorsqu'il était froid ; mais, comme le mouvement ascendant de l'air dilaté autour de ce corps devait soulever la balance, l'expérience n'était pas concluante. Lavoisier, ayant renfermé une certaine quantité d'eau dans un matras en verre scellé hermétiquement, lui trouva toujours le même poids, quand l'eau était congelée et quand elle était à l'état naturel; or, quand l'eau se congèle elle abandonne une quantité énorme de chaleur, dont nous donnerons une idée en disant qu'elle ferait rougir à blanc un poids d'or égal ; et cette quantité de chaleur n'avait pas de poids appréciable. Rumfort, Guiton de Morveau ont répété cette expérience, et sont arrivés à la même conclusion.

Nous citerons encore l'expérience suivante, faite en 1811 : on réunit deux cornues, en engageant le col de l'une dans celui de l'autre, et l'on ferme hermétiquement les joints. L'une des cornues contient de l'acide sulfurique concentré, et l'autre de l'eau. On pèse exactement cet appareil, puis on mélange peu h peu les deux liquides. Il se dégage alors une énorme quantité de chaleur, qui se dissipe bientôt, de manière que l'appareil redevient aussi froid qu'avant de faire le mélange. Cependant la déperdition de cette énorme quantité de chaleur ne modifie pas le poids de l'appareil d'une manière appréciable. L'expérience n'a donc pu faire constater de poids dans la chaleur.

•86. Sonrees de chalenr. — La chaleur qui est impondérable ne peut cependant se manifester sans l'intervention de la matière pondérable : en effet, tout effet calorifique provient d'un corps pondérable d'où la chaleur émane, comme le soleil, les corps en combustion. La chaleur ne peut se produire dans le vide, et quand on l'y rencontre, c'est qu'elle y a été lancée par certains corps. La chaleur ne peut donc exister dans le vide qu'à l'état de mouvement ; on ne la connaît pas isolée et en repos.

Les corps d'où émane la chaleur se nomment sources de chaleur. Il y a des sources permanentes comme le soleil, les étoiles. Il en est d'autres que l'on peut faire naître à volonté ; par exemple, en frottant vivement deux corps l'un contre l'autre, en les comprimant fortement, ou en les soumettant à des chocs réitérés, on fait apparaître une grande quantité de chaleur. En général, il y a dégagement de chaleur, toutes les fois que les molécules d'un corps sont déplacées les unes par rapport aux autres. C'est surtout dans les actions chimiques qu'il se dégage de grandes quantités de chaleur ; les molécules éprouvant alors des mouvements relatifs considérables. C'est aussi aux actions chimiques, et particulièrement à la combustion, que l'industrie demande les quantités énormes ae chaleur dont elle a besoin. Nous étudierons plus tard avec détails les conditions de la production de la chaleur.

•87. De la ehaleor daDs les eorps. — Les corps chauds envoient de la chaleur en tous sens, et cette chaleur peut être reçue par les corps plus froids qui sont à proximité. Ces corps présentent des aptitudes différentes à laisser passer la chaleur par leur surface, soit pour entrer, soit pour sortir ; à la laisser

pénétrer dans la profondeur de leur masse ; à en contenir des quantités plus ou moins grandes.

La chaleur que contiennent les corps se divise en deux parties: Tune, qui reste appréciable à nos organes, en produisant la sensation de chaleur, et est toujours prête à s*échapper en présence de corps plus froids ; on la nomme chaleur sensible. L'autre, qui ne produit pas d'effets apparents, qui reste enfouie dans les espaces inter-moléculaires ; on la nomme chaleur latente. Quand un corps fond sous Faction du feu, une quantité énorme de chaleur devient latente, et c'est précisément dans le phénomène de la fusion des corps que l'on a distingué pour la première fois la chaleur latente.

Nous voyons par ce qui précède, que Ton peut considérer la chaleur, d'après sa manière d'être : i® hors des corps et en mouvement rapide à travers l'espace, auquel cas elle constitue ce que l'on nomme la chaleur rayonnante ; 2<^ dans les corps, où elle peut être en mouvement en se propageant de molécule à molécule à travers leur substance; ou bien en repos, soit à l'état latent, soit à l'état de chaleur sensible. L'état d'équilibre du calorique sensible, dans lequel le corps ne perd ni ne gagne de chaleur, constitue la température de ce corps.

•88. Hypothèses sor la Balnre de la ehalenr. — Les anciens, qui ne connaissaient que les effets les plus communs de la chaleur, n'ont eu sur sa nature que des idées vagues et erronées ; il est même assez difficile de démêler leur véritable pensée au milieu des explications confuses qu'ils ont données. Epicure et Démocrite regardent la chaleur comme une matière particulière; c'est la substance du feu même, réduite en atomes. Homberg, Lemery, Sgravesande et principalement Boerhaave, la considèrent comme une substance disposée en corpuscules flottant dans tout l'espace, et ne se manifestant que dans certaines circonstances favorables ; par exemple, quand ces corpuscules sont rassemblés, comme cela a lieu quand on frotte deux corps, ou quand ils sont disposés en traînées ou en rayons, de manière que, poussés à la suite les uns des autres, ils viennent choquer les corps exposés à leur action. Bacon, Boyle, Descartes, Newton ne considèrent plus la chaleur comme une matière, mais, à ce qu'il semble, comme un mouvement vibratoire des molécules des corps.

Systèmes de i*éiiilssioB et des ooduiations. — Aujourd'hui il ne reste plus que deux systèmes en présence : dans le plus ancien, désigné sous le nom de système de rémission, et adopté spécialement par les chimistes de la fin du dernier siècle, la chaleur est attribuée à une substance particulière impondérable, qui est lancée par les corps chauds avec une grande vitesse, se réfléchit sur les surfaces des corps qu'elle rencontre, ou les pénètre et se combine avec leurs molécules en proportions diverses. Les parties de cette substance se repoussent mutuellement ; lors de la réforme de la nomenclature chimique, on lui a donné le nom de calorique.

Dans la seconde hypothèse, développée par Bernouilli, Euler et surtout par

Rumfort, et connue sous le nom de système des ondulationSy la chaleur n*est pas une substance ; c*est le résultat de mouvements vibratoires excités dans Yétlier (683) par ies molécules des corps chauds, qui sont elles-mêmes dans un état vibratoire particulier. Ces mouvements se propagent à travers l'éther avec une vitesse prodigieuse, et se communiquent aux molécules des corps plus froids, qui alors sont échauffés. Dans ce système, on conçoit facilement pourquoi la chaleur n'augmente pas le poids des corps, et comment elle se dégage quand on ébranle leurs molécules par le frottement, ou par les autres moyens. Ce système correspond à un système semblable adopté généralement pour expliquer les phénomènes lumineux. Or, les lois, suivant lesquelles la chaleur se transmet d*un corps à un autre, sont exactement les mômes que pour la lumière. Si donc le système des ondulations doit être adopté de préférence à tout autre, pour les phénomènes lumineux (et nous verrons dans l'optique qu'il en est ainsi, à cause de la concordance parfaite des résultats de la théorie' avec ceux de l'expérience), on doit aussi l'adopter pour expliquer les phénomènes de la propagation de la chaleur. Quant aux effets que la chaleur produit sur les corps, ils n'ont 'pas d'analogues en optique. Ces phénomènes restent encore incomplètement expliqués; nous verrons cependant qu'on peut en rendre compte, d'une manière générale, dans le système des ondulations.

L'étude des phénomènes de la chaleur, et la recherche expérimentale de leurs lois, peut être poursuivie sans qu'on ait besoin d'adopter l'un ou l'autre des deux systèmes en présence ; c'est ainsi que nous procéderons. Après avoir fait connaître les moyens de mesurer les températures, nous nous occuperons de la propagation de la chaleur, soit à travers l'espace, soit à travers la masse même des corps ; puis de l'action de la chaleur sur les corps, pour les dilater ou changer leur état, et des quantités de chaleur nécessaires pour produire ces divers effets. Nous exposerons ensuite la théorie des vapeurs ; nous examinerons les différents moyens de produire de la chaleur, et nous étudierons enfin les phénomènes météorologiques dans lesquels elle joue le principal rôle.

g 2. — MESURE DES TEMPÉRATURES.