Ligne isotherme

“ Toutefois il y a une petite difficulté à admettre qu'une transformation isotherme est réversible. Il ne suffit pas, pour qu'un corps C puisse emprunter de la chaleur à une source A, que la température de celle-ci soit égale à celle du corps C ; il faut qu'elle lui soit supérieure. De même, pour que C puisse céder de la chaleur à une source B il faut que la température de cette source soit inférieure à la température du corps. Par conséquent, si et sont les températures des deux sources, le corps C ne pourra décrire les isothermes AB et CD correspondant à ces deux températures. ”

“ Mais l’état liquide ou solide de la Terre fait entrer en ligne de compte une nouvelle donnée qui modifie considérablement l’allure du phénomène. Ainsi que l’a montré M. Lane en 1870 [5] , la température d’un corps gazeux s’élève continuellement, tandis qu’il se contracte par suite d’une perte de chaleur. En perdant de la chaleur, il se contracte, mais la chaleur engendrée par la contraction est plus que suffisante pour empêcher la température de s’abaisser. ”

“ Courbe isotherme des gaz parfaits. — Lorsque, dans une évolution, un gaz parfait se maintient à la même température, le cycle décrit est une courbe isotherme dont l'équation est pv=RT ; T étant constant, c'est une hyperbole équilatère.
Pour maintenir dans l'évolution la température constante, il faut fournir une certaine quantité de chaleur facile à calculer. ”

“ Dans les hautes régions en effet, les inégalités que l’on constate pour les régions basses dans la distribution de la chaleur s’effacent graduellement. On représente cette distribution sur le globe par des lignes qui réunissent tous les points d’égale température annuelle moyenne ; c’est ce que l’on appelle les lignes isothermes. Si la chaleur se distribuait uniquement en raison de la position des diverses contrées de la terre par rapport au soleil, les lignes isothermes coïncideraient avec les cercles de latitude ou parallèles. ”

“ L’idée de la continuité entre l’état liquide et l’état gazeux s’est présentée à l’esprit d’Andrews par une induction expérimentale ; ce sont aussi l’induction et la généralisation qui ont amené James Thomson à concevoir l’isotherme théorique ; d’une doctrine qui est le type des théories abstraites, de la Thermodynamique, Gibbs déduisait une exposition parfaitement enchaînée de cette nouvelle partie de la Physique, tandis que la même Thermodynamique fournissait à Maxwell une relation essentielle entre l’isotherme théorique et l’isotherme pratique. ”

“ Ces lignes se rapprochent de l'équateur quand elles traversent les continents, et s'en éloignent sur l'océan. Nous venons d'en voir la raison. La direction des isochimènes en France est bien frappante; la ligne isochimène de Paris s'abaisse comme le contour de nos côtes maritimes, et va passer par Orléans, Toulouse, Carcassonne, Valence, Nice. La direction générale des courbes isothermes et isochimènes, dans notre hémisphère, semble rendre très probable l'existence de deux pôles de froid dans le voisinage du pôle nord. ”

“ Le calorique des eaux thermales a sa source dans le centre même de la terre, soit qu'on le regarde comme dû au voisinage de volcans en ignition : ceuxci échaufferaient l'eau placée dans leur voisinage, et cette eau, par la force de pression des gaz et des vapeurs développés, remonterait par toutes les scissures que lui offrent les interstices du sol à la surface de la terre ; soit que leur chaleur doive être attribuée à la chaleur naturelle du centre de la terre. ”

“ La température croissant dans une proportion déterminée avec la profondeur, l'eau s'échauffe à l'intérieur de la terre, se vaporise, s'imprègne de différents gaz, puis, devenue plus légère et cédant à la pression de l'eau d'en haut elle remonte à la surface à travers les failles et les fentes de la roche. ”

“ On comprend bien mal cet ingénieux procédé lorsqu’on s’imagine que le gaz aqueux ne va porter au loin, dans les tuyaux où il circule, que la chaleur sensible ou thermométrique : les principaux effets sont dus à la chaleur de composition, à la chaleur cachée, à la chaleur latente qui se dégage au moment où le contact de surfaces froides ramène la vapeur de l’état gazeux à l’état liquide. ”

“ Un corps solide soumis à une source de chaleur se dilate jusqu'à ce que sa température étant arrivée à une certaine valeur, ce corps se transforme et devient liquide : c'est le phénomène de la fusion ; en continuant à le chauffer, ce liquide se dilatera jusqu'au moment où il changera encore d'état pour se transformer en vapeur ou en gaz.
Ces divers changements d'état se produisent toujours pour un même corps à la même température et le coefficient de dilatation est toujours le même pour le même corps. ”

“ La grande capacité de l'eau pour la chaleur, plus que quadruple de celle de l'air, en fait un réservoir de chaleur dont la température n'éprouve que de faibles et lentes variations, par suite de changements ou de négligences accidentelles dans la conduite du feu. Il y a plus, tant que la chaudière et son fourneau conservent une température supérieure à celle des récipients, la circulation de l'eau et ses effets calorifiques se continuent longtemps encore après que le feu a été complètement éteint. ”

“ Quand les combustibles renferment, outre le carbone, de l'eau toute formée ou de l'oxygène et de l'hydrogène dans les proportions nécessaires pour la produire, on ne peut plus regarder le volume de gaz qui se dégage comme égal au volume d'air appelé, dilaté à la température de la cheminée, car il en diffère par le volume de vapeur produite. ”

“ Ce flux d'énergie, qui maintient l'état d'équilibre dynamique des milieux, répond exactement au flux de chaleur qui, dans la théorie de l'équilibre thermique de l'atmosphère moléculaire, considérée comme centre de refroidissement, vient, des limites extrêmes du milieu général ambiant, se concentrer sur la molécule et faire équilibre à la perte constante de chaleur subie par l'atmosphère centrale. ”

“ Par le fait de la compression ou accroissement de tension du milieu gazeux et de son augmentation de densité, une partie de l'énergie latente ou de tension des molécules est transformée en énergie thermique dans l'état d'équilibre statique correspondant. L'énergie active ainsi développée vient en déduction de la quantité de chaleur nécessaire, d'une part, pour relever la température, d'autre part, pour permettre la transformation d'une partie du liquide en vapeur, de manière à mettre la densité du milieu en rapport avec son nouveau degré de saturation. ”

“ Ainsi, chaque mode de gisement des sources thermales fait comprendre comment la chaleur interne du globe intervient pour les échauffer. Toutefois, sans pénétrer aussi bas que le ferait supposer leur degré de chaleur, comparé au taux normal d’accroissement, les eaux peuvent acquérir une température élevée, en l’empruntant à certaines roches éruptives, poussées des profondeurs vers la surface de la terre et qui conservent encore une partie de leur primitive chaleur. En général, elles remontent par l’effet d’une pression hydrostatique, comme dans les puits artésiens ”

“ Mais, si elles ne donnent origine au phénomène des sources de gaz que dans des cas exceptionnels, c'est parce qu'à mesure qu'elles se rapprochent de la surface du globe, elles se mélangent aux courants d'eau souterrains. Certaines sources thermales doivent leur température élevée au mélange de leur eau avec la vapeur d'eau venant des profondeurs de l'écorce terrestre. Quant à l'acide carbonique, c'est son. absorption par certains courants d'eau souterrains qui donne naissance au phénomène des sources gazeuses. ”

“ Il est présumable que la fente thermale ne traverse pas seulement les couches jurassiques les plus profondes; mais à en juger d'après le degré très élevé de chaleur des sources et d'après la production très abondante de gaz chaud, il faut admettre que cette faille pénètre jusque dans les profondeurs de la croûte terrestre, et que les eaux sont soulevées par la force d'expansion de la chaleur absorbée et par les gaz si abondamment développés. ”

“ Il y a alors formation d'eau ; la température à laquelle se fait la combinaison de l'hydrogène et de l'oxygène pour produire de l'eau est bien supérieure à 100 degrés. L'eau formée se réduit alors en vapeur. Or, on sait qu'un volume d'eau produit 1,700 volumes de vapeur, et un chiffre plus élevé si la température est supérieure à 100 degrés, comme dans le cas qui nous préoccupe. Cette immense quantité de vapeur brise tout ce qui lui résiste, puis immédiatement elle se condense; le vide se fait dans tout l'espace occupé par la vapeur, et l'air s'y précipite avec violence. ”

“ L'activité dissolvante est entretenue et augmentée par le haut degré de chaleur, par l'imprégnation de l'eau avec de l'oxygène et de l'acide carbonique, par la haute pression sur le jet liquide et peut-être aussi par l'électricité que développent ces différents procédés. ”

“ A mesure que l’on s’élève en hauteur, la masse atmosphérique, en même temps qu’elle se raréfie, se refroidit. Au niveau du sol, c’est un mélange où dominent l’oxygène, l’azote, la vapeur d’eau, l’acide carbonique, et où existent en faibles proportions l’argon, le crypton, le néon et, en quantités plus minimes encore, l’hydrogène, l’hélium et le groupe des gaz plus volatils. Les proportions de ce mélange, brassé par les vents, restent constantes dans le voisinage du sol, et jusqu’à une altitude de 15 kilomètres. ”

“ Ainsi, pour maintenir notre corps à une température constante sous des climats fort différents et par des températures qui peuvent varier de plus de 100°, il est nécessaire de faire varier l'activité des combustions internes en proportion de la chaleur à fournir pour faire équilibre aux pertes dues au rayonnement du corps, et au contact de l'air plus ou moins froid et plus ou moins agité. ”

“ Les solides occuperont le centre du globe, les liquides en occuperont la surface et en rempliront les fissures, ceux qui seront gazeux formeront autour des précédents une couche plus ou moins épaisse; cette couche ne sera que ce que nous désignons sous le nom d'atmosphère, et le fluide qui la composera sera le fluide ou air atmosphérique. D'après cela, l'air atmosphérique doit donc contenir tous les corps qui ont la propriété d'être à l'état de gaz à la température ordinaire, excepté ceux qui peuvent être rendus solides ou liquides en entrant dans quelques combinaisons. ”

“ Lignes isothermes. — En réunissant, par un trait continu, les lieux qui ont la même température moyenne, on obtient une série de lignes qu'on appelle isothermes (chaleur égale) . Les causes de la variation de lu
température étant fort nombreuses, ces lignes forment, en général, des courbes sinueuses et non parallèles.
19. Les Vents. ”

“ En pratique nous ne compterons pas plus de 10000 calories comme rendement par m2 de surface de réchauffeur.
De toutes façons la transmission de chaleur entre fluides à travers des parois métalliques est proportionnelle à la différence de température régnant des deux côtés de la paroi.
La température des fluides n'est pas toujours égale sur toute la surface de la paroi : la vapeur perd de sa température en se condensant, l'eau en circulant, ainsi que l'air. Le fluide réchauffé gagne lui au fur et à mesure, rentrant froid soriant chaud. ”

“ Nécessité du chauffage. — La température normale du corps de l'homme en santé est d'environ 37° en moyenne. Elle se maintient à ce même point sous tous les climats chauds et froids, grâce à l'action du système nerveux qui agissant sur les nerfs vaso-moteurs augmente ou ralentit la production de chaleur interne. Production de chaleur due comme on le sait depuis les admirables recherches de Lavoisier, à une oxydation ou combustion lente du carbone, de l'hydrogène et des matières complexes contenues dans le sang et les tissus. ”

“ Lorsqu'on doit transporter la chaleur à distance, dans des conduits ou des tuyaux, par un courant d'air chaud, d'eau chaude ou de vapeur, il importe, pour réduire, dans le transport, les pertes de chaleur qui tendent toujours à se produire, sous l'action refroidissante du milieu ambiant, d'entourer ces tuyaux d'une enveloppe de corps mauvais conducteur de la chaleur. ”

“ Ainsi échauffement, travail interne et travail externe, tels sont les trois effets que produit la force vive de la chaleur quand elle se communique à un corps. La partie de la chaleur qui a produit réchauffement est donc seule restée à l'état de mouvement ou de force vive ; le reste s'est transformé en travail : c'est ce qu'on appelle de la chaleur détruite. ”

“ Si les corps mélangés ne changent pas d'état, s'il n'y a ni combinaison, ni décomposition, et s'il n'y a pas de perte par refroidissement extérieur, toute la chaleur transmise est uniquement employée à modifier la température. ”

“ Quelquefois, pendant de longs mois, la matière embrasée conserve intérieurement sa fluidité, alors que tout est refroidi à la surface externe de la coulée. On marche impunément sur les dalles noirâtres de cette chaussée inégale, au-dessous de laquelle la lave fondue rampe comme un long serpent de feu. Çà et là des bouffées de gaz chaud et des vapeurs acides, se dégageant de quelque crevasse, révèlent seules la haute température qui existe à quelques décimètres de profondeur. ”

“ L'effet de la chaleur est de dilater la vapeur d'eau, et de lui donner ainsi la propriété de s'élever dans les hautes régions de l'atmosphère. D'où il suit que, lorsque la vapeur se condense pendant l'été, le phénomène de la condensation a lieu dans les régions supérieures et dans un milieu où l'élément à condenser abonde. Dès lors une condensation subite peut donner un produit considérable d'eau liquide qui, tombant en masse, se divise et se subdivise en gouttes par l'effet de la résistance de l'air qu'elle traverse dans sa chute. ”