THERMODYNAMIQUE Histoire
Évolution de la calorimétrie
Au xviie siècle, avant l'invention du thermomètre, les physiciens ne pouvaient avoir que des idées confuses en ce qui concerne la chaleur ; l'œuvre de Jean-Baptiste Morin (1583-1656), professeur de mathématiques et d'astronomie au Collège royal (l'actuel Collège de France), en témoigne. Dans son Astrologia gallica, publiée en 1661 à La Haye, Morin est tout fier de consacrer un chapitre à la détermination de la température d'un mélange : Hac de re (quod sciam) nemo hactenus quidquam determinavit (Sur ce sujet, que je sache, personne n'a jusqu'ici déterminé quoi que ce soit), écrit-il dans l'introduction. L'auteur utilisait un thermomètre divisé en huit degrés, dont la partie médiane marquait le tempéré, les quatre degrés supérieurs le chaud, et les quatre inférieurs le froid. L'eau, dont la température atteint la deuxième division du froid, est selon lui un liquide ayant 2 degrés de chaud et 6 de froid. Morin considérait en quelque sorte la chaleur comme la couleur. Pour lui le chaud et le froid sont deux qualités contraires. Afin de calculer la température d'un mélange, il pose trois principes :
– Aucune destruction de qualité, c'est-à-dire de chaud ou de froid, ne se produit dans un mélange, où seule a lieu une permutation ;
– L'action et la réaction interviennent seulement entre les qualités opposées présentes avec le plus grand degré, les autres qualités se bornant à s'intensifier ;
– La vertu totale d'un nombre de degrés est la même dans le chaud et dans le froid.
Morin traite plusieurs problèmes, entre autres la température du mélange, en quantités égales, d'eau ayant 2 degrés de chaud et 6 de froid, et d'eau ayant 4 degrés de chaud et 4 de froid. À l'aide de ces principes il montre tout d'abord que le mélange ne peut rester à la température de l'eau froide ni atteindre celle de l'eau chaude. Il rejette ensuite la valeur moyenne de 3 degrés de chaud et 5 de froid ; puis, grâce à une équation du premier degré à une inconnue, il calcule le nombre de degrés de chaud du mélange et trouve 24/5. Morin ne songe pas à vérifier ce résultat par l'expérience.
Les physiciens cartésiens contemporains rejettent les notions du chaud ou du froid en soi et considèrent que les expériences sont nécessaires pour l'établissement de la physique comme science. Jacques Rohault (1620-1671) indique en outre dans son Traité de physique, publié en 1671 : « L'air que nous avons attiré par la respiration peut estre senty en mesme temps chaud et froid, selon les différentes manières dont il s'applique sur nos mains, en soufflant dessus. En faisant réflexion sur cette expérience, qui nous montre qu'un mesme air ne paroist pas seulement chaud ou froid selon la différente manière dont il s'applique sur nos mains, mais aussi selon la différente façon dont nous le faisons sortir de nostre bouche, il est aisé de conjecturer que la chaleur d'un corps consiste dans un mouvement particulier de ses parties ; Et d'autant que, plus on serre les lèvres, pour faire sortir l'air plus vite, et moins on sent de chaleur, on peut conclure que la chaleur d'un corps ne consiste pas dans le mouvement direct de ses parties. Or ce qui se meut, et qui ne se meut pas directement, ne sçauroit se mouvoir que d'un mouvement inégal et divers, et comme alentour de son propre centre ; ainsi l'on doit inférer, qu'outre que l'air qui sort de la bouche passe tout entier d'un lieu dans un autre d'un mouvement direct, la pluspart de ses parties ont encore un mouvement en quelque façon circulaire alentour de leur propre centre ; au moyen de quoy, celles qui s'appliquent à nostre main, avec l'action de ce mouvement, semblent la toucher comme pour exciter en elle une espèce de chatouillement ; Et comme c'est cette sorte d'action qui excite en nous le sentiment[...]
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Écrit par
- Arthur BIREMBAUT : ingénieur civil des Mines, membre correspondant de l'Académie internationale d'histoire des sciences, professeur à l'université de Paris-I
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