CHAPITRE I. — INÏRODUCTIO.N

dans une enceinte, sans toucher aucune de ses parties. Par exemple, si ce solide était une enveloppe sphérique d'une certaine épaisseur, entretenue par une cause extérieure à la température a, et renfermant un espace entièrement vide d'air, et si le corps m pouvait être placé dans une partie quelconque de cet espace sphérique, sans qu'il louchât aucun point de la surface intérieure de l'enceinte, il acquerrait la température commune a, ou plutôt il la conserverait s'il l'avait déjà. Le résultat serait le même pour tous les autres corps /z, p, q, r, soit qu'on les plaçât séparément ou ensemble dans cette même enceinte, et quelles que fussent d'ailleurs leur espèce et leur figure.

De toutes les manières de se représenter l'action de la chaleur, celle qui parait la plus simple et la plus conforme aux observations consiste à comparer cette action à celle de la lumière. Les molécules éloignées les unes des autres se communiquent réciproquement à travers les espaces vides d'air leurs rayons de chaleur, comme les corps éclairés se transmettent leur lumière.

Si, dans une enceinte fermée de toutes parts et entretenue par une cause extérieure à une température fixe a, on suppose que divers corps sont placés sans qu'ils touchent aucune des parties de l'enceinte, on observera des effets différents suivant que les corps introduits dans cet espace vide d'air sont plus ou moins échauffés. Si l'on place d'abord un seul de ces corps, et qu'il ait la température même de l'enceinte, il enverra par tous les points de sa surface autant de chaleur qu'il en reçoit du solide qui l'environne, et c'est cet échange de quantités égales qui le maintient dans son premier état.

Si l'on introduit un second corps dont la température b soit moindre que a, il recevra d'abord, des surfaces qui l'environnent de toutes parts sans le toucher, une quantité de chaleur plus grande que celle qu'il envoie : il s'échauffera de plus en plus et il perdra par sa surface plus de chaleur qu'auparavant. La tempéralurc initiale i, s'élevant

2ï THEORIE DE LA CHALELIi.

continuellement, s'approchera sans cesse de la température fixe a, en sorte qu'après un certain temps la différence sera presque insensible. L'effet serait contraire si l'on plaçait dans la même enceinte un troisième corps dont la température serait plus grande que a.

Tous les corps ont la propriété d'émettre la chaleur par leur surface; ils en envoient d'autant plus qu'ils sont plus échauffés; Tintensité des rayons émis chanfçe très sensiblement avec l'état de la superficie.

Toutes les surfaces, qui reçoivent les rayons de la chaleur des corps environnants, en réfléchissent une partie et admettent l'autre : la chaleur qui n'est point réfléchie, mais qui s'introduit par la surface, s'accumule daits le solide; et, tant qu'elle surpasse la quantité qui se dissipe par l'irradiation, la température s'élève.

Les rayons qui tendent à sortir des corps échauffés sont arrêtés vers la surface par une force qui en réfléchit une partie dans l'intérieur de la masse. La cause qui empêche les rayons incidents de traverser la superficie, et qui divise ces rayons en deux parties, dont l'une est réfléchie et dont l'autre est admise, agit de la même manière sur les rayons qui se dirigent de l'intérieur du corps vers l'espace extérieur.

Si, en modifiant l'état de la surface, on augmente la force avec

laquelle elle réfléchit les rayons incidents, on augmente en même

temps la faculté qu'elle a de réfléchir vers l'intérieur du corps les

rayons qui tendent à en sortir. La quantité des rayons incidents qui

s'introduisent dans la masse, et celle des rayons émis par la surface,

sont également diminuées.

Si l'on plaçait ensemble dans l'enceinte dont nous avons parlé une multitude de corps éloignés les uns des autres et inégalement échauf-

fés, ils recevraient et se transmettraient leurs rayons de chaleur, en sorte que dans cet échange leurs températures varieraient continuellement et tendraient toutes à devenir égales à la température fixe de l'enceinte.

Cet effet est précisément celui qui a lieu lorsque la chaleur se propage dans les corps solides; car les molécules qui composent les corps sont séparées par des espaces vides d'air et ont la propriété de recevoir, d'accumuler et d'émettre la chaleur. Chacune d'elles envoie ses rayons de toutes parts et en même temps elle reçoit ceux des molécules

qui l'environnent.

La chaleur envoyée par un point situé dans l'intérieur d'une masse solide ne peut se porter directement qu'à une distance extrêmement petite; elle est, pour ainsi dire, interceptée par les particules les plus voisines; ce sont ces dernières seules qui la reçoivent mimédiatement et qui agissent sur les points plus éloignés. Il n'en est pas de même des fluides aériformes;- les effets directs de l'irradiation y deviennent sensibles à des distances très considérables.

Ainsi la chaleur qui sort dans toutes les directions d'une partie d'une surface solide pénètre dans l'air jusqu'à des points fort éloignés; mais elle n'est émise que par les molécules du corps qui sont extrêmement voisines de la surface. Un point d'une masse échauffée, placé à une très petite distance de la superficie plane qui sépare la masse de l'espace extérieur, envoie à cet espace une infinité de rayons; mais ils n'y parviennent pas entièrement : ils sont diminués de toute la quantité de chaleur qui s'arrête sur les molécules solides intermédiaires. La partie du rayon qui se dissipe dans l'espace est d'autant moindre qu'elle traverse un plus long intervalle dans la masse. Ainsi le rayon qui sort perpendiculairement à la superficie a plus d'intensité que celui qui, partant du même point, suit une direction oblique, et les rayons les plus obliques sont entièrement interceptés.

La même conséquence s'applique à tous les points qui sont assez voisins de la superficie pour concourir à rémission de la chaleur; il en résulte nécessairement que ia quantité totale de chaleur qui sort de la surface sous la direction perpendiculaire est beaucoup plus grande que celle dont la direction est oblique. Nous avons soumis cette question au calcul, et l'analyse que nous en avons faite démontre que l'intensité du rayon est proportionnelle au sinus de. l'angle que ce rayon fait avec l'élément de la surface. Les expériences avaient déjà indiqué un résultat semblable.

Ce théorème exprime une loi générale qui a une connexion nécessaire avec l'équilibre et le mode d'action de la chaleur. Si les rayons qui sortent d'une surface échauffée avaient la même intensité dans toutes les directions, le thermomètre que l'on placerait dans un des points de l'espace terminé de tous côtés par une enceinte entretenue à une température constante pourrait indiquer une température incomparablement plus grande que celle de l'enceinte. Les corps que l'on enfermerait dans cette enceinte ne prendraient point une température commune, ainsi qu'on le remarque toujours; celle qu'ils acquerraient dépendrait du lieu qu'ils occuperaient, ou de leur forme, ou de celles des corps voisins.

On observerait ces mêmes résultats, ou d'autres effets également contraires à l'expérience commune, si l'on admettait entre les rayons qui sortent d'un même point des rapports différents de ceux que l'on a énoncés. Nous avons reconnu que cette loi est seule compatible avec le fait général de l'équilibre de la chaleur rayonnante.

Si un espace vide d'air est terminé de tous côtés par une enceinte solide dont les parties sont entretenues à une température commune et constante a, et si l'on met en un point quelconque de l'espace un thermomètre qui ait la température actuelle a, il la conservera sans aucun changement. Il recevra donc à chaque instant de la surface inté-