Mais en attendant que les physiciens aient réalisé ces expériences avec tout le soin désirable, les données de la physique permettent-elles une première estimation de l’équivalent mécanique de la chaleur ? « D’après quelques idées que je me suis formées sur la théorie de la chaleur, dit Sadi Carnot, la production d’une unité de puissance motrice nécessite la destruction de 2,70 unités de chaleur, chaque unité de puissance motrice ou dynamie représentant le poids d’un mètre cube d’eau élevé à un mètre de hauteur. » En d’autres termes, pour élever de 1° la température d’un kilogramme d’eau, pour produire une calorie, il faut dépenser une quantité de travail égale à 370 kilogrammètres.
Quelles sont ces idées qui ont fourni à Carnot la première évaluation approchée de l’équivalent mécanique de la chaleur ? Les
notes qu’il a laissées sont muettes à ce sujet; mais il est permis de
supposer que ces idées ne différaient pas essentiellement de celles
qui, en 1842, fournissaient à Robert Mayer une évaluation presque
identique.
Les notes de Sadi Carnot touchant l’équivalence de la chaleur et du travail ne furent publiées qu’en 1878 ; c’est donc sans avoir subi l’influence des idées du physicien français que Robert Mayer fut amené, par ses propres réflexions, à des conclusions semblables ; et c’est avec justice qu’au principe de l’équivalence de la chaleur et du travail les physiciens ont attaché le nom du médecin de Heilbronn.
Comme Sadi Carnot, Mayer admet que la consommation d’une certaine quantité de travail engendre une quantité proportionnelle de chaleur ; c’est dans l’étude des phénomènes thermiques accompagnant les changemens de volume des gaz qu’il découvre le moyen de calculer la quantité de travail dont la dépense produit une calorie.
Prenons un litre d’air à une température donnée, par exemple à la température de la glace fondante, et sous une pression donnée, par exemple la pression d’une atmosphère ; proposons-nous d’amener cette masse de gaz à occuper un volume double, la température demeurant celle de la glace fondante et la pression prenant la valeur d’une demi-atmosphère que lui assigne la loi de Mariotte. Nous pourrons obtenir ce résultat en détendant lentement le gaz, de manière que la température demeure invariable et que la pression qu’il supporte soit, à chaque instant, celle qui le maintiendrait en
