Éléments de thermodynamique cinétique/11
11. Chaleur et travail. Transformations mutuelles. — 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 ; c’est ce que l’on exprime de façon elliptique, en disant que cette énergie mécanique a été transformée en chaleur, ou plus simplement encore, que le travail a été transformé en chaleur.
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 ; elle a seulement changé d’échelle de répartition, et s’est distribuée entre les molécules du morceau de plomb, dont elle a augmenté d’autant l’agitation.
Inversement — si tant est que l’on sache l’orienter — on conçoit que l’énergie cinétique moléculaire puisse diminuer, pour donner naissance à de l’énergié cinétique au sens habituel du mot, c’est-à-dire à de l’énergie cinétique orientée à notre échelle d’observation. Nous ne nous étonnerons donc pas a priori de constater que l’on peut, en fournissant, à l’eau d’une chaudière, de la chaleur cédée par les flammes d’un foyer, obtenir le travail mécanique fourni par la machine à vapeur.
L’étude de ces transformations mutuelles du travail mécanique et de la chaleur, constitue le but essentiel de la Thermodynamique. C’est elle dont on cherche ici à préciser les principes.