Jean Villey

“ Les gradients transversaux de pression entraînent corrélativement des gradients de densité : les molécules se tassent contre la paroi concave qui dévie le jet, comme elles se tassent, dans l’atmosphère, au voisinage du sol qui s’oppose à leur déplacement vers le bas par la pesanteur. Il y a, de ce fait, dans l’aubage mobile, une évolution thermodynamique, d’ailleurs réversible et de résultat total nul, superposée à l’évolution purement mécanique que subissent les liquides incompressibles. ”

“ Un gaz parfait est un fluide théorique qui serait constitué par un essaim de points matériels de masse uniforme, animés d’un mouvement d’agitation désordonné, et rebondissant en tous sens au gré de leurs chocs entre eux ou contre les parois solides du récipient qui les enferme. Leurs actions mutuelles se limitant à des chocs sans déformation, et leurs dimensions étant supposées négligeables, l’énergie interne de la masse gazeuse qu’ils constituent se réduit à l’énergie cinétique de translation des molécules. ”

“ Lorsqu’il y a deux sources seulement, cette terminologie ne laisse place à aucune incertitude : la source chaude est celle dont la température est la plus haute, et la source froide est celle dont la température est la plus basse. Lorsqu’il y en a plus de deux, on ne peut pas classer a priori dans l’une ou l’autre catégorie les sources dont les températures sont intermédiaires. La distinction réelle doit porter sur le rôle, actif ou passif, des sources, et les deux catégories doivent séparer les sources qui fournissent de la chaleur au fluide, et les sources qui lui enlèvent de la chaleur. ”

“ Des expériences faites avec deux balles de plomb identiques, puis avec la balle obtenue en les fondant ensemble, qui subit une accélération au départ moitié moindre, manifestent d’autre part l’addition pure et simple des masses d’inertie qui accompagne l’addition de matière : cette additivité montre que la masse est une propriété intrinsèque de la matière ; elle est invariable, du moins si l’on se contente d’étudier les vitesses très faibles vis-à-vis de la vitesse de la lumière, pour lesquelles la Théorie de la relativité n’introduit que des corrections absolument négligeables. ”

“ Nous cherchons en effet, maintenant, à construire une canalisation où l’énergie cinétique aille sans cesse en croissant : il faut donc que le gradient de pression y soit sans cesse négatif, contrairement à ce qui se passe dans le diffuseur d’une soufflerie. Si nous supposons l’écoulement réalisé en régime permanent, ce qui exige l’intervention d’un compresseur pour maintenir la pression du réservoir d’amont, il passe par unité de temps la même masse à travers n’importe laquelle des sections de la canalisation. ”

“ On a un exemple d’application de l’équation fondamentale (9) dans les oscillations du pendule simple, qui comportent des transformations périodiques d’énergie cinétique en énergie potentielle et inversement. En réalité le phénomène se complique, au moins en apparence, du fait qu’intervient, outre la force de pesanteur qui dérive du potentiel la force exercée sur le point matériel par le fil tendu qui le retient sur sa trajectoire circulaire ; mais, comme cette force est à tout instant perpendiculaire sur le déplacement, elle ne produit aucun travail et n’altère en rien l’équation (9) . ”

“ Nous considérerons uniquement les machines thermiques actionnées par une masse gazeuse, ou par une masse fluide susceptible de passer par les formes liquide et gazeuse, mais qui revêtira cette dernière forme dans la partie motrice de son évolution.
L’énergie interne d’une masse gazeuse est essentiellement constituée par son énergie cinétique moléculaire. Il s’y ajoute l’énergie potentielle de cohésion ; mais celle-ci n’a que des variations négligeables, tant que le gaz (ou la vapeur) évolue à faible densité ”

“ L’énergie mécanique totale est donc décroissante.
Ces frottements, qui mettent en défaut, au moins sous leur forme première, le principe de la conservation de l’énergie et le principe de l’inertie, sont en réalité un phénomène si général qu’il a fallu des observations méthodiques prolongées, avec approximations successives, pour discriminer leur rôle perturbateur et arriver à démêler les lois fondamentales qu’expriment ces principes. ”

“ Nous savons, en effet, que l’énergie se transforme sans se détruire.
Il est intéressant de constater que presque tout le travail fourni par les machines industrielles se retransforme plus ou moins immédiatement en énergie thermique.
Par exemple, tout le travail produit par le moteur d’une locomotive a été, lorsque celle-ci revient à son altitude de départ, transformé directement en chaleur par les frottements des essieux et des ressorts, ou en énergie cinétique d’agitation de l’air, bientôt décoordonnée elle-même en énergie cinétique moléculaire. ”

“ Si un corps est placé à l’intérieur d’une enceinte fermée à même température que lui, il y a, lorsque le régime d’équilibre est atteint, compensation exacte entre les quantités de chaleur qu’il émet et qu’il reçoit par rayonnement. Au contraire, si deux corps matériels à des températures différentes peuvent échanger leurs rayonnements, il n’y a pas compensation, et l’on constate au total un transport de chaleur du corps le plus chaud au corps le moins chaud. ”

“ Dans le foyer, il y a des températures très diverses, toutes supérieures à celle de la paroi de la chaudière, et dont certaines sont extrêmement élevées, aux points mêmes où se produit la combustion et dans les flammes auxquelles elle donne naissance. Ces températures n’ont rien de commun avec celle de la source thermodynamique, à laquelle le fluide emprunte l’énergie thermique exigée pour son évolution. Nous avons d’ailleurs évité ce malentendu en définissant (§ 9) la source chaude comme constituée par les parois de la chaudière. ”

“ Ce transport de chaleur se poursuit jusqu’à ce que les températures des deux masses d’eau soient devenues égales, ce qui correspond à une même valeur de leurs énergies cinétiques moléculaires moyennes, c’est-à-dire à une répartition homogène de l’énergie cinétique moléculaire globale. L’énergie cinétique prend la même valeur dans tous les éléments de masse égaux, sous la seule condition qu’ils contiennent un nombre de molécules assez élevé pour que la probabilité d’écart entre leur valeur moyenne et la moyenne générale soit négligeable. ”

“ À la base de toute l’activité industrielle se place le problème de la production du travail mécanique nécessaire pour commander les machines extrêmement variées qu’elle utilise. Le principe de la conservation de l’énergie nous précise que, dans un système d’axes absolus, auxquels on peut pratiquement assimiler des axes liés à la Terre, ce travail ne peut être obtenu que par emprunt à l’une quelconque des diverses réserves d’énergie qui sont à notre disposition. ”

“ Si cette force est définie par un champ de forces permanent, il suffira que le point matériel revienne en sens inverse suivant le même parcours pour qu’elle produise un travail positif juste égal au travail absorbé, lequel entraîne une augmentation d’énergie cinétique juste égale à la diminution observée tout à l’heure. On dira alors tout naturellement que la perte cinétique avait été accompagnée d’une augmentation d’énergie potentielle égale au travail absorbé, donc égal à l’énergie cinétique disparue, et récupérable. ”

“ L’énergie cinétique de rotation d’un volant, par exemple, n’est rien autre que la somme des énergies de translation des diverses portions que l’on peut isoler par la pensée avec des dimensions individuelles assez petites pour que chacune d’elles ait un mouvement assimilable à une translation d’ensemble : il suffit que ses dimensions linéaires soient très petites par rapport au rayon de courbure de la trajectoire de son centre de gravité. ”

“ La théorie cinétique moléculaire, qui identifie la chaleur à l’énergie cinétique, conduit, très immédiatement et très simplement, à partir du principe de la conservation de l’énergie mécanique, non seulement au principe de l’équivalence mais aussi au principe d’évolution. ”

“ Énergie thermique et énergie de cohésion. — L’énergie interne du fluide reprend sa valeur initiale à la fin du cycle fermé. Elle n’intervient donc pas dans la détermination de l’effet global de l’évolution. Mais, si l’on veut étudier les diverses phases de cette évolution, il faut savoir évaluer les variations corrélatives de l’énergie interne.
Considérons le cas d’un fluide que nous appellerons stable dont les molécules restent constamment identiques à elles-mêmes. ”

“ Ceci étant, l’étude du mouvement d’un système est basée sur le principe fondamental de l’égalité de l’action et de la réaction, en vertu duquel les forces intérieures sont deux à deux égales et opposées. ”

“ Mais ici, l’égalité deux à deux des forces intérieures opposées, n’entraîne pas qu’elles donnent ensemble un travail total nul. Cette simplification est réalisée seulement lorsque la distance des deux points considérés reste invariable ; c’est le cas en particulier des systèmes indéformables.
Dans un système déformable, la variation de l’énergie cinétique totale est égale à la somme algébrique du travail total des forces extérieures et du travail total des forces intérieures
6. ”

“ Dans le surchauffeur, au contraire, on a de la vapeur, de faible capacité calorifique, en écoulement permanent : sa température s’élève progressivement pendant qu’elle avance dans le surchauffeur, et celui-ci doit être considéré, au point de vue thermodynamique, comme réalisant une suite de sources élémentaires en nombre infini, dont les températures s’étagent de façon continue depuis la température de la chaudière jusqu’à la température maxima du surchauffage. ”