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communiquent ensemble par un tube à robinet; dans il’un on a lait le vide, et dans l’autre on a refoulé l’airà 22 atmosphères; l’ouverture du robinet, en per-mettant à un moment donné la libre circulation en-tre les deux, vases, détermine l’expansion du gaz dansun espace double. Le thermomètre ne bouge pas. Latempérature s’est bien abaissée dans le premier réci-pient en même temps qu elle s’élevait dans le se-cond, ainsi que M. Joule l’a constaté directement;mais il y a eu compensation exacte ; et l’expérienceétant faite dans un calorimètre, il n’y a ni dégage-ment, ni consommation do chaleur. C’est une confir-mation précise et directe de la nouvelle théorie.

Il faut bien remarquer que la notion de transforma-tion de chaleur en travail n’infirme nullement les prin-pales déductions tirées des principes de S. Carnot ;elle complète, au contraire, son œuvre, et permet deremplacer la partie défectueuse qui y subsistait encorepar quelque chose de très-satisfaisant.

Remarquons, en effet, que les propositions fondamen-tales de S. Carnot dépendent uniquement des rapportsentre la chaleur et les pressions, et nullement de ceque devient la chaleur. Il importe peu que de sensibleelle devienne latente ou qu’elle disparaisse par satransformation en travail; cela ne change rien auxconséquences.

La conclusion principale du travail de Carnot estmême une conséquence forcée du principe d’équiva-lence des transformations du travail et de la chaleur.C’est ainsi queM. Grove, dans son ouvrage ( Corréla-tion des forces physiques) l’établit par un raisonnementinspiré par celui de S. Carnot, réduit au dernier degréde simplicité :

« On ne peut pas, dit-il, en changeant le mode d’ap-plication mécanique de la chaleur, ou la matière parl’intermédiaire de laquelle on la fait agir, faire pro-duire par une source donnée plus de chaleur qu’ellen’en possède originairement. Or, en admettant que lachaleur est convertie tout entière en puissance méca-nique, s’il pouvait y avoir, dans un cas, surplus dopuissance, ce surplus de puissance étant converti àson tour en surplus de chaleur, il y aurait création deforce. Par une raison analogue, il n’y aurait pas nonplus déficit de puissance, parce que ce déficit corres-pondrait à un anéantissement de force. »

Ce raisonnement de M. Grove, fondé toujours sur ladémonstration par l’absurde, sur l’impossibilité dumouvement perpétuel, de la création de force de rien,fixe bien le principe fondamental, mais ne fait pas bienapprécier les conséquences importantes pour la théoriede la machine à vapeur que S. Carnot a su en dé-duire.

En résumé, grâce aux recherches intéressantes deS. Carnot d’une part, et de MM. Mayer et Joule del’autre, la théorie dynamique de la chaleur peut êtreconsidérée comme reposant sur deux propositions fon-damentales :

Proposition de S. Carnot. — On obtient tout letravail mécanique que peut produire la chaleur, si celle-ci est entièrement employée à produire des changements devolume ou, ce qui est la même chose, si on ne met jamaisen contact des corps de température différente. Ce maxi-mum théorique appartient à la chaleur seule et est indé-pendant de la nature du corps échauffé.

Proposition Mayer et Joule. — Le travail méca-nique peut se transformer en chaleur, et inversement lachaleur en travail mécanique. Cette transformation s'opèredans un rapport fixé par l’équivalent mécanique de lachaleur.

L’équivalent mécanique de la chaleur (appelé ci-dessusmaximum théorique) est, pour une calorie, un certainnombre E de kilogrammètres que peut produire cette calo-

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rie, et, réciproquement ; un travail mécanique de L Lifo-grammètres peut, théoriquement, produire une calorie.

La détermination exacte de l’équivalent mécaniquede la chaleur est donc le point de départ essentiel detoute application de la science.

8 I er . DETERMINATION DE L’ÉQUIVALENT MECANIQUE

DE LA CHALEUR PAR LA MESURE DU TRAVAIL EN-GENDRÉ PAR UNE CALORIE.

Observations préliminaires .— Pour déterminer l’équi-valent mécanique de la chaleur par le travail qu’elleengendre, je chercherai la valeur qui peut être calculéepour les diverses formes que peut prendre la matière,d’après les données expérimentales acquises à la scienceet les expériences qui ont été faites. De tous ces résul-tats, il nous sera permis, nous croyons, de conclureune valeur approchée, qui ne pourra être que peumodifiée par des expériences ultérieures.

Mais avant de passer aux déterminations que sem-blent rendre possibles les données physiques que l’onpossède sur les gaz, les solides, les liquides, les vapeurs,il importe de faire une remarque essentielle.

L’équivalent mécanique ne peut être déterminé quesi on tient compte de tout le travail de la chaleur, dela totalité de3 actions tant intérieures qu 'extérieuresqu’elle produit sur les corps. Les actions intérieuressont celles qui sont équilibrées par l’attraction queles molécules des corps exercent les unes sur les au-tres, dont l’intervention produit en effet de la chaleur.Sans l’analyser, on peut établir comme conséquencenécessaire de la nature de ces actions intérieures et del’attraction moléculaire, que, si un corps, en partantd’un certain état initial et en parcourant une cer-taine série de modifications, revient à son état primi-tif, les quantités de travail intérieur, correspondantaux forces moléculaires équilibrées par la chaleur, sontentièrement restituées par le travail égal de celles-cilorsque le corps revient à son état primitif.

Dans les solides, les molécules étant réunies par desforces attractives que révèle leur cohésion, leur résis-tance à la rupture, l’action de la chaleur qui dilate lessolides est de détruire le travail de ccs forces. Unogrande part du travail de la chaleur se passe en actionsintérieures, et, par le refroidissement, les forces attrac-tives reparaissant pourraient communiquer cette partdu travail produit par la chaleur. Si les mouvementsmoléculaires venaient agir sur des systèmes faisantnaître une traction lors du refroidissement, on pour-rait théoriquement obtenir quelques actions extérieuresutiles, et combiner des machines dont la possibilitépratique est douteuse.

Les actions extérieures sont celles qui ne s’annulentpas par des actions moléculaires de sens contraire.Ainsi les gaz étant formés de molécules qui exercentune pression sur les parois des vases qui les renfer-ment, l’effet de la chaleur ne pourra être que d’ac-croître cette pression lorsque la température augmente;aussi le refroidissement ne pourra faire naître des ac-tions inverses des premières. Dans ce cas, le travailde la chaleur ne donnera lieu qu’à des actions exté-rieures facilement utilisables qui correspondront autravail de presque toute la chaleur employée; celles-cientraîneront à des consommations de la totalité de lachaleur sous forme de travail mécanique, si on poursuitl’action de manière à produire une dilatation suffisante.

Dans les liquides, les deux genres d’effets se trou-vent réunis. La chaleur servant à échauffer un liquidene produit qu’une action minime de dilatation ; maisappliquée en quantité suffisante elle fait naître un tra-vail considérable et le réduit en vapeur. C’est là ladifférence qui existe entre de l’eau à 100° et de la va-peur d’eau à 100 a , et qui correspond à une grande quan -tité de chaleur, comme à une grande quantité de tra-