Gabriel Lippmann

“ En réalité le rendement des machines à gaz n'est guère supérieur à celui des machines à vapeur. Cela tient en grande partie à ce que la surface de chauffe y fonctionne dans de plus mauvaises conditions; pour une surface de chauffe donnée, l'air ou les gaz empruntent au foyer moins de chaleur que l'eau.
Machines thermiques servant à effectuer des transports de chaleur. - On peut renverser le jeu d'une machine thermique ; au lieu d'en retirer du travail on peut lui en fournir, et l'employer à transporter de la chaleur d'un corps froid
sur un corps chaud. ”

“ La calorie est la quantité de chaleur nécessaire pour élever de 0° à 1° centigrade la température de 1 kilogramme d'eau. La calorie dépend donc de la définition du degré centigrade, et on sait que la valeur de ce degré varie avec le choix du corps thermométrique ; elle n'est pas la même avec un thermomètre à mercure ou avec un thermomètre à air ; dans le cas où on adopte l'air comme corps thermométrique, il faut définir si on emploie l'air à pression constante ou à volume constant. Depuis Regnault le degré centigrade est donné par le thermomètre à air, à volume constant. ”

“ La Thermodynamique est la partie de la physique qui traite des relations entre le travail mécanique, d'une part, et les quantités de chaleur ou les températures, d'autre part, indépendamment de toute hypothèse sur la nature de la chaleur. ”

“ D'ailleurs, Davy transforma bientôt l'expérience de Rumford en une autre analogue, mais impossible à expliquer par une diminution des capacités calorifiques. Il frotta l'un contre l'autre deux morceaux de glace : la chaleur dégagée par le frottement déterminait la fusion de la glace. Le corps produit, l'eau, a une capacité calorifique deux fois plus grande que celle de la glace ; l'explication donnée pour l'expérience de Rumford était donc inacceptable. C'est à la suite de cette expérience que Davy revint à l'opinion que la chaleur est un mouvement. ”

“ En effet, pour qu'on puisse appliquer le principe de l'équivalence, le cycle doit être fermé ; pour l'application du principe de Carnot le cycle doit être réversible.
Ces deux conditions à satisfaire en entraînent une autre au point de vue analytique. L'état d'un corps soumis à une série de transformations est défini par certaines quantités, telles que son volume, sa température, la pression qu'il supporte, etc. Parmi ces grandeurs, les unes étant considérées comme variables indépendantes, les autres seront des fonctions de ces variables. ”

“ Il existe donc une fonction U des variables par lesquelles l'état électrostatique du système est défini, dont la variation sera — AU = + q.
Dans un système magnétique, il y a aussi variation de l'énergie. Un aimant, en se déplaçant, exerce en effet une action sur les masses métalliques du champ magnétique ; des courants induits y prennent naissance et il y a production de travail et dégagement de chaleur. L'énergie subit donc une variation que l'on peut calculer si l'on connaît le travail produit et la chaleur dégagée. ”

“ L'air qui se trouve dans le corps de pompe G ne passe jamais à travers le régénérateur ; cette masse d'air ne sert qu'à transmettre la pression entre l'air réellement actif et le piston moteur. Cet air s'échauffe et se refroidit pendant la compression et la détente, il reste pendant ce temps en contact avec une paroi qui n'a pas la même température ; de ce chef, le cycle cesse d'être réversible.
D'autre part, si toute la chaleur fournie au gaz est utilisée, on ne peut en dire autant de toute la chaleur dégagée dans le foyer. Le gaz est chauffé à travers une enveloppe métallique ”

“ L'avantage essentiel des transformations infiniment petites est de pouvoir considérer les quantités de chaleur mise en jeu comme proportionnelles aux variations des variables indépendantes.
Si, pour un corps soumis à une transformation, il y a à la
fois échauffement et décompression, il faut en tenir compte ; car en réalité la décompression ne se fait plus sur un corps à température t, mais sur un corps dont la température varie de dt; donc, pour la chaleur absorbée pendant la dilatation à
température constante, la variation de température dt devrait intervenir ”

“ Pour réaliser une machine à chauffer l'air, il suffit de prendre deux corps de pompe. Dans l'un, l'air subit un accroissement de volume à température constante, c'est-à-dire que, par un courant d'eau à la température ambiante, on lui restitue la chaleur qu'il absorbe par décompression ”

“ Un courant d'intensité finie, une décharge se produit dans le fil de communication, donnant lieu à un dégagement de chaleur, à une production de travail, etc.
En même temps le terme Vdm devient positif. Ce terme mesure donc l'énergie mise en jeu par le courant de décharge.
Je dis qu'il est toujours positif, ou plus généralement, de même signe que le travail Z. En effet, si une quantité d'électricité dm passe d'un conducteur à l'autre, ce mouvement a lieu de celui où le potentiel est plus grand à celui où il est moindre. ”

“ La vapeur se détend ensuite adiabatiquement de C en D en poussant le piston
jusqu'à avoir une pression égale à celle qui existe dans le condenseur ; puis la vapeur se refroidit à pression constante dans le condenseur. Enfin on la ramène à la température de la chaudière.
Tel est le cycle parcouru par la machine idéale; ce cycle,
étant réversible, a le coefficient économique maximum, indépendant de la nature de la vapeur, et par conséquent des propriétés particulières de la vapeur d'eau. ”

“ Il s'ensuit que, d'après l'équation
- du = dit + Y, vcim, le travail dû aux forces de Coulomb, d, est maximum quand V dm est égal à zéro, c'est-à-dire quand les conditions de l'équilibre électrique sont remplies pendant la déformation du système.
Ces conditions d'équilibre sont en même temps les conditions de réversibilité. On retrouve donc pour l'électricité le fait établi par Carnot pour la chaleur : les conditions du travail maximum sont celles de l'équilibre et de la réversibilité. ”

“ Le corps transporte l'entropie de A en B. Si S est la valeur de l'entropie, on aura pour la chaleur cédée par le premier corps Q1 = es, pour la chaleur reçue par le second corps Q2 = 02S.
Le travail produit sera
δ = Q1 - q2 = S (0f - θ2) .
(Q1 et Q2 étant supposées exprimées en thermies.) On peut énoncer ce résultat en disant que la production de travail est due à la chute d'une quantité invariable d'entropie S, qui passe de 0, à θ2.
De même, quand un corps tombe en produisant du travail, sa masse ne change pas, mais ce qui change, c'est la hauteur de chute. ”

“ Il n'en est pourtant rien, l'économie sera plus grande si l'on emploie ce même charbon à faire marcher une machine à vapeur ; avec cette machine à vapeur on fait marcher à rebours une machine thermique, une machine à air, par exemple, de façon à obtenir finalement de l'air chaud que l'on injecte dans l'édifice. ”

“ De la même façon, on pourrait construire des machines thermiques destinées à fonctionner à rebours pour chauffer un corps avec la chaleur qu'elles prendraient à un autre. Dans ce cas encore la machine thermique n'est, en quelque sorte, qu'une pompe aspirant la chaleur, et permettant de la refouler où l'on veut. ”

“ On utilise le travail e — 'QI' fourni par la machine pour mettre en mouvement un piston H qui se meut dans un corps de pompe auxiliaire G.
La machine de Stirling n'est une machine parfaite que si la quantité c est constante ; ce n'est que dans cette hypothèse que la chaleur fournie par le gaz pendant sa détente sera rigoureusement égale à celle qu'il reprend pendant qu'on le comprime. La machine de Stirling nous présente de plus un intérêt théorique et pratique à la fois ; elle nous montre un cycle réversible différent du cycle de Carnot, et plus facile à réaliser. ”

“ C 0 c'est-à-dire si la force électromotrice croît avec la température, X est positif; donc, l'élément de pile emprunte de la chaleur au milieu ambiant quand le courant passe ; si on ne fournit pas de chaleur, l'élément de pile se refroidira.
Dans ces sortes de piles, l'énergie mise en jeu sous forme de courant n'est pas égale à l'énergie chimique mesurée au calorimètre ; elle lui est supérieure. La différence provient de ce que la chaleur empruntée au milieu ambiant vient s'ajouter à la chaleur dégagée dans les réactions chimiques du couple ”

“ Si l'on place dans le circuit d'une pile thermoélectrique une machine Gramme, ou mieux, un moteur électrique, ce dernier n'entrera en mouvement qu'autant que les deux soudures de la pile seront portées à des températures différen-tes. Il n'y aura de travail possible qu'à partir du moment où la remarque de Carnot sera satisfaite (1) .
On peut énoncer le principe de Carnot en disant : Dans toute machine thermique, il y a chute de température ; il n'y a pas transformation de chaleur en travail sans l'emploi de deux sources à des températures différentes. ”

“ Ce théorème n'a été établi que dans le cas des transformations réversibles, c'est-à-dire telles qu'il suffise de faire varier infiniment peu les conditions de l'expérience pour que la transformation ait lieu dans un sens ou en sens inverse. Tous les phénomènes ne sont pas réversibles : le frottement dégage de la chaleur, mais il est impossible en dépensant de la chaleur de reproduire le frottement. ”

“ La notion d'équivalence est là tout entière. L'unité de puissance motrice ou dynamie représentait pour Carnot le poids d'un mètre cube d'eau élevé il un mètre de hauteur; si l'on calcule l'équivalent mécanique de la chaleur, d'après ces nombres, on trouve
nombre évidemment trop faible. Carnot s'était proposé de vérifier par
était arrivé aussi à la notion de l'équivalence entre la chaleur et le travail mécanique. ”

“ On conçoit facilement comment se traduit graphiquement la réversibilité du cycle parcouru par un corps. Soit ANBM ce cycle. Quand le cycle est parcouru dans le sens normal, en absorbant de la chaleur et produisant du travail, le point figuratif parcourt la courbe dans un certain sens ; lorsque le cycle est parcouru en sens inverse, en absorbant du travail et produisant de la chaleur, le point figuratif décrit la courbe en sens inverse. ”

“ Malheureusement, M. Hirn n'a pas expérimenté sur une machine réversible et il est probable que de telles expériences ne pourront jamais être faites. Il est, en effet, difficile de mesurer exactement les quantités de chaleur à une température différente de la température ambiante ; une difficulté plus grande encore est de réaliser une machine vraiment réversible. ”

“ Quelle que soit la température 1 choisie pour servir de point de départ, la série d'intervalles de température définie par les rapports -Q , Q * - est unique ; en d'autres termes, Q2 Q3 Q4 l'intervalle de température de II à IV, par exemple, sera encore défini par le rapport :' En effet, supposons qu'il n'en soit plus ainsi, et que ce rapport soit th ; cela revient à dire qu'une machine réversible
fonctionnant entre II el IV et empruntant Q2 à la source chaude et restituera x à la source froide. ”

“ Détente adiabatique des gaz réels. — Les gaz réels jouissent encore d'une propriété qui les distingue des gaz parfaits. Ils sont liquéfiables avec plus ou moins de facilité.
Leur liquéfaction peut être obtenue soit en utilisant un accroissement de pression, soit en produisant une détente brusque du gaz comprimé. Évaluons l'abaissement de température dû à une détente adiabatique du gaz. Supposons un gaz occupant le volume Y0 à la température absolue eo; on le détend brusquement de façon à lui faire occuper le volume V ; sa température s'abaisse à θ. ”

“ Verdet. — Théorie mécanique de la chaleur, t. I, p. 251.
C'est le cas de la vapeur d'éther. La détente ne produit pas de condensation, mais surchauffe ; la condensation est obtenue par la compression brusque de la vapeur.
On doit encore à M. Hirn (1) la vérification de cette conséquence théorique. — Un ballon B en verre résistant est mis
en communication par un tube flexible avec un corps de pompe A. Le robinet de décharge R étant ouvert, on plonge le ballon B contenant un peu d'éther dans l'eau chaude ; la vapeur d'éther chasse l'air. ”

“ Le corps chaud cède une quantité de chaleur égale à celle qu'il reçoit ; quant au corps froid, il a reçu 02 et restitué Q'2, donc il a fourni Q'2 — Q2. On aurait ainsi une machine thermique qui produirait du travail sans qu'on ait besoin de chauffer aucune de ses parlies; toute la chaleur mise en jeu serait prise au milieu extérieur. Or, on admet en principe qu'une machine ne peut fonctionner sans chute de chaleur. ”

“ Dans leur rotation, les palettes engendrent une foule de tourbillons qui viennent s'amortir contre la paroi, et en même temps transforment en chaleur la force vive dont ils sont animés, sans que cette transformation se traduise par une indication du frein dynamométrique. ”

“ Par suite, on peut dire que le principe de Carnot est le principe de la conservation de l'entropie.
Lorsqu'un corps prend autant d'entropie à une série de corps, qu'il en rend à une autre, on dit qu'il transporte l'entropie.
Nouvelle manière de considérer la calorimétrie. —
En général, on admet que lorsque la chaleur passe par simple contact d'un premier calorimètre A à un second B, le second reçoit toute la chaleur cédée par le premier. ”