Edgar Saveney

“ Un pareil aperçu de l’univers est faux à force d’être incomplet. Sans doute l’énergie est constante, et il y a là par conséquent quelque chose qui ne change pas; mais si nous cessons de réduire l’univers à ce phénomène tout à fait abstrait de l’énergie, si nous y considérons ces phénomènes réels que nous avons précisés dans cette étude en leur donnant le nom de transformations, nous trouvons non plus un état stationnaire, mais bien une marche dans un sens déterminé. ”

“ La théorie mécanique de la chaleur est en train de faire son chemin dans les esprits; elle se propage, se vulgarise; on lui a tiré du grec un nom tout neuf, celui de thermodynamique; elle fait maintenant partie du fonds commun de toutes les personnes qui suivent le mouvement général des idées. On peut même à cet égard formuler une remarque qui s’appliquerait facilement à beaucoup de théories nouvelles, c’est que le public l’embrasse peut-être avec plus d’ardeur encore que les savans. ”

“ Comparons maintenant ces deux modes de dilatation. Dans un cas comme dans l’autre, le volume du gaz augmente; il y a donc, dans le langage que nous avons précédemment institué, accroissement de disgrégation ou transformation positive. Dans le premier cas, l’augmentation de volume est accompagnée d’un travail (d’une consommation de chaleur par conséquent) qui est une transformation négative; nous sommes bien là dans les conditions de l’équivalence. Dans le second cas au contraire, le volume augmente; il y a une transformation positive sans qu’une transformation négative l’accompagne. ”

“ Nous n’avons plus besoin de montrer en quoi cette théorie est erronée. Pour Carnot, qui regardait le calorique comme un corps matériel, la chute de chaleur pouvait produire un effet mécanique; pour nous, elle n’est plus qu’une métaphore et ne peut pas être la cause efficiente d’un travail. Si toute la chaleur qui est sortie d’un foyer se retrouvait dans le condenseur de la machine, le travail aurait été produit de rien, ce que nous ne pouvons admettre. ”

“ Qu’ils se rappellent que la nature du corps employé comme intermédiaire entre deux sources de chaleur, quand les organes de la machine sur lesquels il agit sont convenablement appropriés à ses variations de volume et de pression avec la température, n’a pas plus d’influence sur la quantité de chaleur convertissable en travail mécanique que n’en a, dans les machines mises en jeu par l’action de la gravité, la nature des corps qui tombent ou la figure de la trajectoire qu’ils décrivent dans leur chute. ”

“ Si le cycle était dirigé en sens contraire, si le gaz se dilatait à froid et se contractait à chaud, il y aurait conversion de travail en chaleur et transport de chaleur d’un corps froid à un corps chaud, ce qui veut dire en langage ordinaire qu’il faut absolument dépenser du travail pour obliger de la chaleur à remonter d’une source froide à une source chaude. ”

“ Les deux forces qui agissent en sens contraire sont ainsi à chaque instant égales l’une à l’autre, ou du moins l’excès de l’une sur l’autre est si faible qu’il peut être négligé. Dans un pareil état de choses, en vertu de l’espèce d’équilibre qui résulte de cette circonstance, on conçoit que l’action inverse se produise tout comme l’action directe ; le gaz pourra être comprimé à chaque instant sous l’action de cette même force extérieure dont il a triomphé en se dilatant. Ce mode de dilatation du gaz est réversible; mais le gaz peut se dilater autrement. ”

“ Ils se représentent dans l’univers une quantité immuable d’atomes matériels animés de vitesse et qui se groupent en systèmes pour former des molécules et des corps. Chacun de ces atomes et de ces systèmes, en raison de sa masse et de sa vitesse, possède ce que la langue technique appelle une force vive ou une énergie. Cette énergie se déplace, c’est-à-dire que les masses agissent les unes sur les autres en modifiant réciproquement leur vitesse. L’énergie passe ainsi indéfiniment d’un système à l’autre. ”

“ Voilà ce que nous apprend le second principe de la thermodynamique, si nous lui donnons une extension convenable. Ce résultat vient de lui-même se placer en regard de celui que l’on a tiré du premier principe, et que nous avons appelé en d’autres occasions la conservation de l’énergie. Les deux résultats s’éclairent alors et se complètent l’un l’autre. On sait dans quel ordre d’idées les physiciens sont entrés depuis que le principe de Mayer a renouvelé la science. Ils en sont venus à considérer tous les phénomènes naturels comme des effets de mouvement. ”

“ Sans parler de la vapeur surchauffée, qui constitue une question spéciale, on cherche mille artifices pour augmenter la proportion de la chaleur du foyer qui passe dans la vapeur, c’est-à-dire pour élever la température initiale du moteur. Chaudières à surface de chauffe très développée, foyers à courant d’air forcé, envoi des gaz brûlés eux-mêmes dans les cylindres, voilà des perfectionnemens qui se rapportent à cet ordre d’idées. ”

“ Qu’est-ce qui fait qu’un corps passe, dans certaines conditions fixes, de l’état gazeux à l’état liquide, de l’état liquide à l’état solide? Qu’est-ce qui maintient la cohésion d’un corps? Qu’est-ce qui détermine les différentes combinaisons chimiques? On soupçonne bien qu’il y a une formule générale qui, appliquée à l’atome élémentaire, pourrait le suivre dans les systèmes variés où il s’engage et expliquer les principales propriétés des molécules et des corps : la gravité, la cohésion, l’affinité chimique, ressortiraient, comme des termes distincts, de cette formule générale ”

“ Il peut dire dès lors que l’entropie de l’univers tend vers un maximum.
Comment définirons-nous cette espèce d’état-limite vers lequel s’achemine l’univers? Pouvons-nous nous flatter d’avoir à notre disposition tous les élémens nécessaires pour le concevoir? Nous pouvons bien dire, en nous reportant à nos trois ordres de transformations, que le travail effectué par les corps en mouvement tend de plus en plus à se convertir en chaleur, c’est-à-dire à passer des masses visibles aux masses invisibles ”

“ Quand nous voyons la science jeter quelque lueur sur de pareilles questions, notre imagination est sollicitée tout de suite à se donner carrière. Que penser de ce repos relatif où l’univers s’enfoncera quand, toute occasion de changement ayant disparu, le cours des mouvemens matériels sera comme endigué dans des formes immuables? Que seront devenues à cette époque les manifestations de la vie? L’univers ne sera-t-il plus alors qu’une immense nécropole, ou se prêtera-t-il encore au développement des organismes vivans? Quels seront les êtres qui pourront vivre dans de semblables conditions? ”

“ Dans les idées de Carnot, l’assimilation est complète entre les deux phénomènes. La température est la cote de nivellement propre au fluide calorifique. Ce fluide descend d’un corps supérieur (en température) dans un corps inférieur, et cette chute produit un travail. Quand le travail est produit, toute la chaleur qui y a concouru se retrouve, absolument comme l’eau qui a fait marcher une roue hydraulique se retrouve tout entière dans le bief d’aval. C’est ainsi que Carnot expliquait le travail des machines. ”

“ Lorsque la conversion de la chaleur en travail est devenue pour notre esprit une notion familière, il se trouve en présence de nouveaux problèmes. Toute chaleur peut-elle, en toute occasion, se convertir en travail? ”

“ Si l’on arrête sa pensée sur cette loi en écartant toute autre considération, on prend de l’univers une idée qui est nécessairement juste par un certain côté, mais qui peut être fausse à d’autres égards. C’est ce qui arrive en général en toute question quand on se place trop exclusivement à un point de vue spécial. ”

“ Quel rôle jouons-nous au milieu des transformations dont l’univers est le théâtre? Comment à ce point de vue le monde agit-il sur nous et comment agissons-nous sur le monde? Notre libre activité a-t-elle prise sur le cours des choses? De même que nous pouvons précipiter ou retenir un corps sollicité par la pesanteur, pouvons-nous accélérer en quelque sorte la marche de l’univers en suscitant des transformations normales, et la retarder en déterminant des transformations contraires à l’ordre régulier? ”

“ De même qu’un corps ou un système de corps se trouve spécialisé au point de vue mécanique par l’énergie qu’il contient, M. Clausius imagine une quantité qui représente chaque corps ou système de corps au point de vue des transformations produites. Il appelle entropie la somme des transformations effectuées pour amener le corps ou le système à son état actuel. ”

“ Si le gaz prend un volume double alors qu’il est à 250 degrés par exemple, il y a une certaine quantité de travail produit; si au contraire le gaz est à 50 degrés quand son volume double, la quantité de travail est moindre. Pour un même accroissement de disgrégation, les quantités de chaleur converties en travail varient avec la température. Il faudra d’eue, pour établir le rapport d’équivalence des deux transformations, y faire entrer les quantités de chaleur divisées par la température absolue. ”

“ En remplaçant l’air par de la vapeur surchauffée, on fait disparaître cette influence nuisible, et on jouit en partie des avantages des machines à gaz, car la vapeur surchauffée, à mesure que la température s’élève, se comporte de plus en plus comme un gaz permanent. ”

“ Ce n’en est pas moins une conception de haute conséquence que celle qui nous montre le sens déterminé dans lequel s’accomplissent les changemens de l’univers. L’esprit se trouve ainsi reporté vers les éternels problèmes qu’agitent les philosophies humaines. ”

“ Au contraire l’air chauffé à 273 degrés n’a encore qu’une pression de 2 atmosphères. L’emploi d’un pareil moteur étend donc l’échelle des températures. Il est vrai qu’il se présente ici, comme nous l’avons déjà indiqué, un inconvénient d’un autre ordre : les appareils métalliques qui se trouvent en contact permanent avec de l’air à température très élevée s’oxydent, se détruisent rapidement, et cet obstacle a arrêté le développement des moteurs à air chaud. ”

“ L’auteur avait fait ses essais sur une très grande échelle et les avait poursuivis pendant plusieurs années; il avait opéré sur de puissantes machines pendant leur marche industrielle; ses travaux paraissaient donc à l’abri des causes d’erreur qui entachent souvent les expériences de laboratoire exécutées avec des ressources trop restreintes. Or ce mémoire, rempli de faits intéressans, arrivait à une conclusion singulière : M. Hirn cherchait à démontrer que le rapport d’équivalence entre la chaleur et le travail variait avec les circonstances. ”

“ Supposons une machine marchant à cinq atmosphères et dépourvue de condenseur, comme la plupart des machines à haute pression. Dans une pareille machine, la vapeur se forme à 152 degrés de température, et chaque kilogramme de vapeur, l’eau d’alimentation étant à 10 degrés par exemple, absorbe, pour se produire, 643 calories. Quand ce même kilogramme de vapeur, après avoir travaillé sur le piston, sort du tuyau de la machine et se répand dans l’atmosphère, il est à 100 degrés, et, pour revenir à l’état d’eau à 10 degrés, il dégage 627 calories. ”

“ Or il faudrait l’avoir et l’introduire dans nos données, si nous voulions essayer de nous représenter avec quelque précision la forme que pourrait affecter l’univers parvenu à son maximum d’entropie. Nous voyons seulement que les changemens qui s’accumulent autour de nous acheminent le monde vers un état définitif. ”

“ Le jeu d’un moteur à air chaud, si nous laissons de côté les particularités qui spécifient les différens modèles, peut se réduire au principe suivant. Une masse d’air enfermée dans un espace clos est chauffée par un foyer jusqu’à 250 degrés par exemple, puis on lui permet de se détendre à cette température en agissant sur un piston. ”

“ Que l’un et l’autre puissent être ramenés à une loi supérieure qui les embrasse tous deux, on le conçoit, on le pressent du moins, et nous aurons sans doute occasion de le montrer, quand cette science générale qu’on pourrait appeler la mécanique moléculaire sera un peu plus avancée. ”

“ Les physiciens se sont habitués depuis quelque temps à considérer cet état d’un gaz, état dont on ne peut pas même approcher dans la pratique, mais qui constitue une sorte de situation idéale dont la théorie tire grand parti. ”

“ Prenons d’abord les machines à vapeur. Il y a une vingtaine d’années, quand on a commencé à examiner ce genre de machines en leur appliquant les nouvelles idées qui venaient de se produire au sujet de la chaleur, les ingénieurs ont été comme stupéfaits du faible rendement que la théorie assignait à ces moteurs. ”

“ Ou bien nous élèverons-nous à la notion d’une période de temps dans laquelle serait enfermé tout ce que nous pouvons imaginer à l’aide des connaissances que nous avons acquises sur la nature, mais au terme de laquelle de nouvelles lois pourraient surgir pour changer la face du monde et l’entraîner à de nouveaux destins? ”

“ Aussi bien nous avons atteint la frontière où la physique cesse, où la métaphysique commence. Chacune d’elles a son œuvre à part dans les temps de division du travail où nous vivons. Le physicien scrute patiemment les faits ”