Jean Villey

“ 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. ”

“ 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. ”

“ 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. ”

“ 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. ”

“ On peut élever la température d’un morceau de plomb en le mettant en contact avec un autre corps à température plus élevée que la sienne ; c’est-à-dire en lui fournissant de la chaleur. On peut obtenir aussi le même résultat, en le martelant, c’est-à-dire en lui cédant l’énergie cinétique d’un marteau qui vient le frapper : celle-ci est elle-même l’équivalent du travail fourni par la force qui a mis le marteau en mouvement. L’énergie mécanique qui a disparu dans les chocs a donc produit dans le plomb le même résultat qu’un apport de chaleur ”

“ 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. ”

“ 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) . ”

“ 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. ”

“ 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. ”

“ C’est la relation fondamentale des quantités de mouvement, que l’on énonce : En projection sur un axe quelconque, la variation élémentaire de la quantité de mouvement d’un point matériel est égale à l’impulsion élémentaire de la force qui agit sur lui. ”

“ La Terre est entourée d’un champ de forces radiales, dites de gravitation, qui s’exercent spontanément et invariablement sur tous les points matériels. Elles présentent cette particularité tout à fait intéressante que tous les points matériels y subissent la même accélération . C’est dire qu’ils y sont soumis à des forces proportionnelles à leurs masses d’inertie . La masse, coefficient d’inertie, est donc en même temps un coefficient de pesanteur ”

“ Pour un système matériel non homogène, comprend, non seulement la somme des variations des énergies internes des diverses portions que l’on y peut distinguer, mais de plus la variation d’énergie potentielle relative aux forces intérieures qui s’exercent entre ces diverses portions. ”

“ L’état solide correspond à des molécules dont les écartements moyens sont encore fixés par le jeu des attractions mutuelles de cohésion et des répulsions au contact ; mais qui ne sont même plus libres de se déplacer les unes par rapport aux autres, par suite de l’intervention des forces et couples qui tendent à leur imposer des orientations mutuelles déterminées. Les molécules ne peuvent plus alors que vibrer thermiquement autour de positions moyennes qui restent disposées de façon invariable les unes par rapport aux autres. ”

“ Un point matériel abandonné à lui-même garde une vitesse constante. Cet énoncé englobe le cas particulier de la vitesse nulle : si le point est en équilibre et si rien n’agit sur lui, il ne se met pas spontanément en mouvement.
Un tel énoncé exige d’ailleurs des précisions relatives au trièdre de référence par rapport auquel on mesure la vitesse. Si, au lieu du premier trièdre, on en utilise un autre, mobile par rapport à lui, la vitesse du point matériel n’est plus la même. ”

“ La Thermodynamique classique constitue un édifice extrêmement solide et précis ; elle se réfère en effet aux mesures expérimentales objectives de température, pression et volume, et n’opère que par des déductions rigoureuses à partir des deux principes fondamentaux qui lui servent de base. ”

“ Tout revient en somme à affirmer l’existence d’une fonction de l’état du système qui définit son énergie interne ; elle vient donner toute sa généralité au principe de la conservation de l’énergie. Quand de l’énergie mécanique semble disparaître, on la recherche d’abord sous la forme équivalente d’énergie thermique ”

“ Dans les forces qui s’exercent sur les points matériels constitutifs du système, il y a lieu de distinguer les forces qu’ils exercent les uns sur les autres, ou forces intérieures, et les forces extérieures exercées sur eux par des éléments extérieurs au système. ”

“ Dans un solide, l’énergie cinétique des molécules n’est pas suffisante pour les libérer des forces élastiques ; mais, si nous élevons la température, nous arriverons à la liquéfaction, lorsque l’énergie cinétique moyenne deviendra assez grande pour vaincre l’action des forces d’orientation mutuelle des molécules. ”

“ Énergie cinétique et Énergie potentielle. — Le principe de l’inertie, en vertu duquel la vitesse d’un point matériel abandonné à lui-même reste constante, entraîne que n’importe quelle fonction de cette seule vitesse reste constante lorsque la force agissante est nulle. ”

“ Les chocs se produisent sans modification de l’énergie cinétique moyenne, lorsque la paroi est immobile et que le gaz est en équilibre de température avec elle, et les études statistiques conduisent à conclure que l’effet global est le même que si chacune des molécules individuellement rebondissait sans modification de son énergie cinétique. ”

“ Dans un vase recouvert de protections isolantes et contenant de l’eau chaude, plongeons un récipient métallique à parois minces contenant de l’eau froide : l’eau chaude se refroidit et l’eau froide s’échauffe. On dit que de la chaleur passe de l’eau chaude à l’eau froide, à travers la paroi du récipient. Cela signifie, dans la conception cinétique de la température, qu’une partie de l’énergie cinétique des molécules d’eau chaude passe aux molécules d’eau froide ”

“ Par suite des frottements, il disparaît de l’énergie cinétique, ou, ce qui revient au même, le travail des forces actives crée moins d’énergie cinétique qu’il ne disparaît d’énergie potentielle. Dans les deux cas, il y a dissipation d’énergie mécanique. ”

“ Pratiquement, le principe de l’inertie s’applique, avec une précision qui dépasse la sensibilité des observations courantes, lorsque l’on mesure les vitesses par rapport aux axes attachés à la Terre auxquels on se réfère normalement, et que nous supposerons utilisés dans toute la suite de l’étude. ”

“ Cette définition est très simple lorsque le mouvement du point matériel reste rectiligne, ce qui se produit lorsque la force reste toujours dirigée suivant la même droite que la vitesse La variation de la vitesse est alors caractérisée par sa dérivée par rapport au temps qu’on appelle l’accélération du point matériel dans son mouvement rectiligne. Elle n’est pas autre chose que la vitesse avec laquelle se déplace l’extrémité d’un vecteur construit à partir d’une origine fixe O et égal à chaque instant à la vitesse actuelle du point matériel. ”

“ On peut toutefois la considérer aussi comme une relation entre les vecteurs et qui sont portés tous les deux par cette droite commune.
Dans le cas où la trajectoire du point matériel n’est pas rectiligne, il faut évidemment définir la force par sa grandeur et par sa direction c’est-à-dire par un vecteur L’accélération elle aussi est caractérisée par un vecteur, dont la définition généralise, dans l’espace à trois dimensions, la propriété qu’on a notée plus haut dans le cas du mouvement rectiligne. ”

“ Mais si celle relation n’est pas satisfaite, il n’y aura nullement lieu de s’en étonner : si nous avons fourni au total une énergie nous serons amenés simplement à penser qu’elle a été utilisée à modifier le système. ”

“ Dans la conception cinétique ce résultat n’a rien qui puisse surprendre ; tout au contraire, il n’est rien autre qu’une extension du principe de la conservation de l’énergie mécanique : l’énergie cinétique du marteau n’a pas disparu ”