Puissance calorifique

“ Il faut en conclure que le carbone de cette houille dégage plus de chaleur que le charbon de bois, car les 0,0441 d'hydrogène du combustible, que nous assimilons à de l'hydrogène libre, dégagent évidemment moins de 279 calories.
31. Calcul du pouvoir calorifique des gaz. — Les combustibles gazeux qu'on emploie dans l'industrie sont des mélanges, en proportions variables, de gaz des marais, de gaz hydrogène, d'oxyde de carbone et de gaz oléfiant. Comme on connaît la puissance calorifique de chacun de ces corps, il est facile de calculer celle de leur mélange. ”

“ Pour un ventilateur, désignons par a le poids de combustible brûlé en une heure, dans le foyer d'une chaudière, pour produire dans une machine à vapeur un travail effectif de un cheval sur l'arbre du volant; le nombre de calories correspondant est aN, N étant la puissance calorifique du combustible. ”

“ Tous les corps sous le même poids n’exigent pas une égale quantité de chaleur pour accuser la même température ; ils ont, comme disent les physiciens, des capacités calorifiques différentes, et ces capacités tiennent à leur constitution moléculaire. L’absorption de chaleur spécifique est d’autant plus petite que l’agrégation des molécules est plus grande. On conçoit donc que la capacité calorifique des gaz augmente avec la température et avec la diminution de la pression. ”

“ Si, au contraire, la température de l’un des corps est moins élevée que celle de l’autre, il y aura perturbation d’équilibre et production d’énergie jusqu’à ce que les deux corps soient au même niveau calorifique. ”

“ La grande chaleur spécifique des éléments biogéniques et de leurs composés, a encore une autre et non moins importante conséquence. A poids égal et à même température, les substances dont la chaleur spécifique est considérable renferment évidemment plus de calories que les autres. Cette énergie calorifique pourra du reste, d'après le principe de la transformation des forces et de la conservation de l'énergie, se manifester sous la forme chaleur ou sous toute autre forme : mouvement, travail, lumière, électricité, énergie chimique, activité nerveuse, etc. ”

“ La puissance motrice de la chaleur est indépendante des agens mis en œuvre pour la réaliser ; sa quantité est fixée uniquement par les températures des corps entre lesquels se fait en dernier résultat le transport du calorique. ”

“ Si le gaz, tandis qu'il se dilate en surmontant une pression extérieure faisant à chaque instant équilibre à sa force élastique, ne reçoit ni ne perd de chaleur, la chaleur équivalente au travail mécanique développé doit être fournie par le gaz lui-même. Sa température doit donc s'abaisser à mesure que son volume augmente, et le produit de l'excès de sa température initiale sur sa température finale par la chaleur spécifique vraie, c'est-à-dire par la chaleur spécifique du gaz à volume constant, sera précisément l'équivalent calorifique du travail mécanique produit. ”

“ Dans la chute de calorique, la puissance motrice augmente sans doute avec la différence de température entre le corps chaud et le corps froid ; mais nous ignorons si elle est proportionnelle à cette différence ; nous ignorons, par exemple, si la chute du calorique de 100° à 50° fournit plus ou moins de puissance motrice que la chute de ce même calorique de 50° à 0°. ”

“ Puisque nous connaissons d’une part la loi suivant laquelle la chaleur se dégage par la compression des gaz, et de l’autre la loi suivant laquelle varie la chaleur spécifique avec le volume, il nous sera facile de calculer les accroissemens de température d’un gaz que l’on comprime sans lui laisser perdre de calorique. ”

“ Survint l’hypothèse du calorique ; pour elle, la quantité de chaleur contenue dans un corps, c’est la masse de fluide calorifique qu’il renferme ; la quantité de chaleur absorbée par un corps qui éprouve une modification, c’est l’accroissement subi par la masse du fluide durant cette modification ”

“ Le calorique, qui lui semble inhérent dans sa nature, est la conséquence de sa pression et de sa combinaison chimique avec les corps qu'elle rencontre, qu'elle électrise et anime partout sur son passage.
Il n'y a pas de lumière sans dégagement de calorique, comme il n'y a pas production d'électricité sans dégagement de fluide magnétique ”

“ Le calorique se combine dans les divers corps avec plus ou moins de facilité, et nous en connoissons plusieurs qui, à la température de l’atmosphère, sont constamment à l’état de gaz ; il en est d’autres qui passent à cet état par quelques degrés de chaleur au-dessus, ce sont ceux-ci qu’on désigne par substances volatiles, évaporables, etc. ”

“ Les fluides élastiques, gaz ou vapeurs, sont les véritables instrumens appropriés au développement de la puissance motrice de chaleur. Ils réunissent toutes les conditions nécessaires pour bien remplir cet emploi. Ils sont faciles à comprimer, ils jouissent de la faculté de se distendre presque infiniment ; les variations de volume occasionent chez eux de grands changemens de température ”

“ Nous voyons en effet que, dans nos expériences précédentes, la valeur de la puissance calorifiante, qui correspond à chacune, varie et opère la production d'une même quantité de vapeur en des temps divers. ”

“ L’on a remarqué plus haut ce fait évident par lui-même, ou qui du moins devient sensible dès que l’on réfléchit aux changemens de volume occasionés par la chaleur : Partout où il existe une différence de température, il peut y avoir production de puissance motrice. Réciproquement partout où l’on peut consommer de cette puissance, il est possible de faire naître une différence de température, il est possible d’occasioner une rupture d’équilibre dans le calorique. ”

“ On nomme fluides tous les corps dans lesquels la force expansive du calorique a détruit l'adhérence des molécules; tels sont tous les liquides et tous les gaz. Le calorique pénètre tous les corps, les dilate, c'est-à-dire augmente leur volume sans en augmenter le poids et tend constamment à se mettre en équilibre dans la nature, les corps chauds cédant de la chaleur aux corps froids, et ces derniers en prenant aux corps chauds, jusqu'à ce que l'équilibre soit parfait. L'équilibre du calorique est la température. ”

“ Il faut retenir de ce qui précède la constance des chiffres représentant l'énergie calorifique déplacée dans les diverses variations d'état de la matière. Ce qu'elle absorbe pour passer d'un état à un autre est toujours rigoureusement rendu quand elle revient à son état primitif. Il y a donc de simples déplacements d'énergie sans destruction ni création. ”

“ De plus, si nous remarquons que tous les gaz se dilatent également par la chaleur, et que, dans nos expériences, en occupant des volumes plus grands, mais égaux, ils ont absorbé des quantités de calorique d’autant plus grandes qu’ils ont moins de pesanteur spécifique, nous tirerons cette conséquence importante, savoir, que les capacités des gaz pour le calorique, sous des volumes égaux, suivent un rapport croissant quand leurs pesanteurs spécifiques diminuent. ”

“ Si au lieu de comprimer l’air on le porte successivement à 2 litres, 4 litres, 8 litres, etc., il faudra lui fournir des quantités de chaleur toujours égales pour maintenir la température au même degré. ”

“ La chaleur, cette sensation que nous éprouvons à l'approche d'un corps chaud, tel que la flamme d'une bougie et d'un foyer, est due à la présence dans ce corps d'une quantité plus ou moins grande de calorique. La manière la plus simple de se rendre compte du calorique est de le considérer comme un fluide excessivement subtil, sans pesanteur, et pénétrant dans tous les corps, ainsi que l'eau pénètre une éponge. Les mots chaleur et calorique s'emploient continuellement l'un pour l'autre. ”

“ Il suit encore de tout ce que nous venons de dire que le calorique, qu'il soit conduit et accumulé dans un corps, qu'il soit réfléchi ou absorbé à la surface de celui-ci, avec plus ou moins d'énergie, le calorique, disons-nous , est toujours en mouvement et tend, par sa seule force, à se distribuer dans les corps de manière à leur donner à tous la même tempéra lure. ”

“ Le calorique augmente le volume des corps; en effet, nous voyons les solides, les métaux principalement, les liquides, les gaz, lorsqu'ils sont soumis à une forte chaleur, se dilater sensiblement; puis revenir à leur état primitif, lorsqu'ils perdent leur calorique. ”

“ La théorie mécanique de la chaleur est venue éclairer ces sortes de problèmes d’un jour tout nouveau. Nous savons désormais que la quantité de chaleur représentée par une calorie, si elle est convertie en travail, équivaut à 425 kilogrammètres. La chaleur développée par un combustible quelconque peut donc s’évaluer en unités de travail : on obtient ainsi ce qu’on nomme le potentiel du combustible. ”

“ Les substances gazeuses ne sont tenues à l’état aériforme que par la chaleur qui leur est combinée, et lorsqu’on présente à ces substances ainsi dissoutes dans le calorique un corps avec lequel leur affinité est très-marquée, elles abandonnent la chaleur pour s’unir à lui, et le calorique ainsi chassé ou dégagé paroît sous forme de chaleur libre ou thermométrique ”

“ La nature du calorique nous étant entièrement inconnue, il est aussi difficile d'admettre qu'il est une quantité de calorique inhérente à la nature même des corps en fonction de l'espace qu'ils occupent, que de supposer, comme je l'ai fait, que la force mécanique qui apparaît pendant l'abaissement de température d'un gaz comme de tout autre corps qui so dilate, est la mesure et la représentation de cette diminution de chaleur. ”

“ Si, lorsqu’un gaz s’est élevé de température par l’effet de la compression, l’on veut le ramener à sa température primitive sans faire subir à son volume de nouveaux changemens, il faut lui enlever du calorique. Ce calorique pourrait aussi être enlevé à mesure que la compression s’exécute, de manière à ce que la température du gaz restât constante. De même, si le gaz est raréfié, l’on peut éviter qu’il ne baisse de température en lui fournissant une certaine quantité de calorique. ”

“ Tous les corps, autant que nous pouvons actuellement en juger , sont capables de se combiner indéfiniment avec le calorique ; mais son accumulation, à un certain degré, les fait, pour la plupart, changer d'état : ainsi, par sa combinaison avec une certaine dose de calorique, la glace devient eau , et celle-ci en se combinant avec une certaine quantité de ce fluide, est a son tour convertie en vapeur. Par l'application du calorique à des degrés convenables, les métaux se fondent, se volatilisent; le bois et presque tous les autres combustibles prennent feu et se dissipent. ”

“ Extension du principe de la conservation de l’énergie Dans l’hypothèse que nous examinons ici, la chaleur ne serait que la manifestation des mouvements moléculaires ; la température d’un corps (et il en serait de même en général de toutes les variables qui définissent son état thermique) serait une fonction dépendant seulement des positions de ses diverses molécules et de leurs vitesses. ”

“ Nous pouvons donc conclure de ces faits que ce serait une grande erreur de croire qu'un corps solide parvenu au point de se fondre n'exigerait plus que très-peu de calorique pour entrer en fusion. Vous venez de voir que ce changement d'état en consomme, en absorbe beaucoup, puisque la glace à o degré exige 75 degrés de chaleur pour devenir liquide à o degré.
On nomme latent le calorique qui se combine et semble disparaître dans le passage d'un corps de l'état solide à l'état liquide ; et ce calorique latent redevient libre et reparaît lorsque le corps passe de la liquidité à la solidité. ”

“ Nous avons fait voir que le caractère du meilleur emploi de la chaleur à la production du mouvement était que tous les changemens de température survenus dans les corps fussent dus à des changemens de volume. Plus on approchera de remplir cette condition, et mieux la chaleur sera utilisée. ”

“ Il a établi que l'équivalent mécanique de la chaleur est de 424 kilogrammètres par calorie.
Vous voyez, par ce chiffre, l'énorme travail que produit la combustion de 1 kgr. de charbon, donnant 8.000 calories et la faiblesse du rendement de nos machines modernes, puisque nous n'en récuperons environ que le 1/10.
Tous les corps ne se dilatent pas de la même façon. Ils diffèrent suivant leur état : solide, liquide ou gazeux. ”

“ La chaleur qui est produite dans la combinaison de deux corps est toujours égale et de signe contraire à la chaleur de décomposition. Ainsi la chaleur dégagée par la combustion de l'hydrogène avec l'oxygène, par exemple, est égale à celle qu'il faut fournir pour décomposer l'eau en oxygène et en hydrogène. ”

“ De même le calorique dilate les corps les plus durs ; son effet peut aller jusqu'à neutraliser l'action de la cohésion, et jusqu'à transformer les solides en liquides et les liquides en gaz ou vapeurs. Quand on mesure la quantité de calorique employée à la vaporisation d'un litre d'eau et l'énorme volume de la vapeur, on comprend jusqu'où peut aller la porosité des corps, et jusqu'où peut aller l'accumulation de fluide impondérable entre leurs molécules. ”

“ L’Énergie n’est transformée en chaleur que pour les applications qui la nécessitent et, plus encore qu’avec le gaz, au point final qui l’utilise, sa faculté de concentration d’une grande quantité de calorique sur un point donné est incomparable au point de vue des hautes températures et des transformations de chaleur en lumière. ”

“ Il paroit que tous les corps ne prennent pas indistinctement la même quantité de calorique pour paroître à l’état de gaz, et nous verrons qu’on peut en apprécier la proportion par les phénomènes que présentent la fixation et la concrétion de ces substances gazeuses. ”

“ Les mêmes équations fourniraient le poids P de vapeur, à une température donnée T, nécessaire pour élever un poids p de liquide à une température déterminée x.
Si, sous l'action de la chaleur, il y a combinaison ou décomposition, il faut tenir compte du nombre de calories dégagées ou absorbées par l'action chimique.
La transmission de la chaleur, par mélange, ne peut s'effectuer que dans des cas exceptionnels, mais c'est le mode le plus simple et le plus rapide de tous. ”