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Leçons de thermodynamique pure.

Charles Viry, 1879, 424 pages
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Table des matières

PREMIERE PAGE NUMERISEE
[TABLE DES MATIàˆRES]
PREMIàˆRE PARTIE : Principe de l'équivalence du travail et de la chaleur, considéré comme une conséquence du principe de la conservation de l'énergie, ou de la force.
1er LEà‡ON. [du n°1 au n°13]
Définition.
Théorème des forces vives, a pour un point, b pour un système ; cas du mouvement absolu
Théorème des forces vives, cas du mouvement relatif.
Principe de la conservation de la force ou de l'énergie.
Opinions des anciens et des modernes.
Démonstration mathématique du principe de la conservation de l'énergie (Helmholtz)
2e LEà‡ON. [du n°14 au n°21]
Retour sur la leçon précédente.
Lorsque le potentiel d'un système est maximum pour un certain état du système, cet état est celui de l'équilibre stable ; on vérifie ce théorème qui a servi à  l'établissement du principe de la conservation de l'énergie sur de nombreux exemples tirés de la résistance des matériaux.
On vérifie ensuite le principe de la conservation de l'énergie en se servant des mêmes exemples
3e LEà‡ON. [du n°25 au n°44]
Raison des expressions : énergie totale, énergie actuelle, énergie potentielle, adoptées par M. Rankine.
Énergie actuelle intérieure et énergie totale intérieure.
Notions expérimentales sur l'essence même de la chaleur.
Historique de la question.
Introduction de la notion d'énergie calorifique dans l'expression du principe de l'énergie.
Principe de l'énergie dans le cas de forces extérieures : cas du mouvement absolu, cas du mouvement relatif.
On en conclut la relation fondamentale Z = AD + E.
Sa signification.
Expression du travail externe E
4e LEà‡ON. [du n°45 au n°68]
Loi des transformations d'un corps.
Définition d'un gaz parfait.
Loi des transformations d'un gaz parfait.
Loi de Joule : dans un gaz parfait les forces moléculaires sont nulles.
Hypothèse de Bernouilli.
Du zéro absolu.
Forme remarquable, en fonction de la température absolue de la loi des transformations d'un gaz parfait. Conséquences.
Mode de représentation graphique dû à  Clapeyron des variations d'état d'un corps quelconque, et du travail externe qu'il accomplit.
Cycle.
Cycle réversible.
Si l'on reprend la relation fondamentale Z = AD + S de la dernière leçon, elle se réduit à Z = E dans le cas d'un cycle fermé ; c'est-à -dire que dans ce cas toute l'énergie calorifique absorbée ou dégagée est égale au travail externe accompli ou reçupar le corps
5e LEà‡ON. [du n°69 au n°84]
Deux démonstrations directes du principe de l'équivalence du travail et de la chaleur.
Equivalent calorifique du travail.
Équivalent mécanique de la chaleur.
Expression de l'énergie calorifique Z en fonction de la quantité de chaleur correspondante Q.
De la relation Z = AD + Ë, on conclut la relation fondamentale : Q = AU-f-A) I pdv pour une transformation finie et dQ = dU -4- Xpdv pour une transformamation élémentaire.
Signification et application de ces relations.
Principe de l'équivalence considéré comme corollaire du principe de la conservation de l'énergie.
Marche générale à  suivre pour la détermination de l'équivalent mécanique de la chaleur
6e LEà‡ON. [du n°85 au n°100]
Application de la méthode générale précédente à  la recherche de l'expression de l'équivalent mécanique de la chaleur, en fonction des éléments caractéristiques d'un gaz parfait.
On procède successivement des trois manières suivantes : 1° On fait décrire au gaz un cycle rectangulaire fini ; 2° On fait décrire au gaz un cycle rectangulaire élémentaire; 3° On fait décrire au gaz un cycle fini quelconque.
Expressions des quantités de chaleur absorbées par un gaz parfait pour une transformation élémentaire et pour une transformation finie.
On en déduit la formule Q = cQ -f- A I pdv.
Signification et discussion de cette formule
7e LEà‡ON. [du n°101 au n°120]
Recherche dans le cas des gaz parfaits : 1° De la loi de détente sans variation de température.
Lignes isothermiques.
Expressions diverses du travail de la détente isothermique,
Applications.
2° De la loi de détente sans variation de chaleur.
Lignes adiabatiques.
Expressions diverses du travail de la détente adiabatique.
Applications.
Généralisation : expression de l'équivalent mécanique de la chaleur en fonction des quantités caractéristiques d'un corps quelconque, obtenue en lui faisant décrire un cycle rectangulaire élémentaire
8e LEà‡ON. [du n°121 au n°130]
Première vérification du principe de l'équivalence.
Seconde vérification expérimentale, obtenue en déterminant directement l'équivalent mécanique de la chaleur au moyen de tiges métalliques auxquelles on fait décrire un cycle complet : expériences d'Edlund.
Interprétation et discussion de ces expériences.
1° Cycle décrit par le fil métallique dans les premières expériences. :— 2° Conception d'un cycle propre à  la détermination de l'équivalent mécanique de la chaleur
9e LEà‡ON. [du n°131 au n°139]
Méthode générale à  suivre pour la détermination de l'équivalent mécanique quand on connaît l'expression du travail interne.
Applications de cette méthode : 1° détermination approximative, puis exacte, de l'équivalent mécanique au moyen d'un solide, sans lui faire parcourir un cycle fermé.
2° Détermination de l'équivalent mécanique au moyen d'un gaz parfait, sans lui faire parcourir un cycle fermé.
On en conclut la loi de Joule que la loi des mélanges des gaz faisait prévoir.
On démontre enfin directement cette loi de Joule en identifiant simplement les deux relations connues :Q = cd -j- A, I pdv, relative aux gaz parfaits, A, j pdv I» J pdv, Q = AU -+- X I pdv, relative à  un corps quelconque
10e LEà‡ON. [du n°140 au n°158]
Démonstration expérimentale de la loi de Joule.
Expériences de Joule établissant cette démonstration.
Ces expériences fournissent de nouvelles vérifications du principe de l'équivalence, en donnant deux méthodes expérimentales inverses l'une de l'autre pour la détermination de l'équivalent mécanique.
Du travail intérieur dans les gaz réels.
Mesure expérimentale de ce travail, méthode de MM. Joule et Thomson.
Mesure de ce même travail par le calcul
11e LEà‡ON. [du n°159 au n°176]
De la chaleur produite par les actions mécaniques, telles que le frottement et le choc.
Transformation du travail en chaleur par le frottement.
Mise en évidence de la production de chaleur par le frottement.
Expériences de Joule fournissant de nombreuses vérifications du principe de l'équivalence en donnant de nombreuses déterminations de l'équivalent mécanique à  l'aide du frottement.
Transformation du travail en chaleur par le choc.
Mise en évidence de la production de chaleur par le choc : expériences de Hirn fournissant une nouvelle vérification du principe de l'équivalence en donnant une détermination nouvelle de l'équivalent mécanique par le choc
12e LEà‡ON. [du n°177 au n°205]
Transformation inverse de la chaleur en travail à  l'aide de la machine à  vapeur : expériences de Hirn sur une machine à  vapeur fournissant une dernière vérification du principe de l'équivalence en donnant encore une détermination de l'équivalent mécanique.
Résumé synthétique de la marche suivie dans l'exposé, qui précède, de cette première partie de la théorie mécanique de la chaleur.
Comparaison de cette marche avec la marche d'invention, qui est celle que l'on doit suivre en physique, du n° 177 au n° 205
APPLICATION DU PRINCIPE DE L'ÉQUIVALENCE A LA THÉORIE DE L'ÉCOULEMENT DES GAZ PARFAITS.
13e LEà‡ON. [du n°206 au n°233]
Application du principe de l'équivalence à  la théorie de l'écoulement des gaz parfaits d'un milieu indéfini dans un autre milieu indéfini.
Formules donnant la vitesse d'écoulement et le débit : 1° Formule de Navier, qui suppose que l'écoulement s'effectue à  température constante.
Applications numériques ;
2° Formule de Bernouilli, qui suppose que l'écoulement s'effectue à  densité constante.
Applications numériques.
Comparaison des résultats que donnent ces deux formules
14e LEà‡ON. [du n°234 au n°253]
Suite de la théorie de l'écoulement d'un gaz parfait d'un milieu indéfini dans un autre milieu indéfini.
Formules exactes donnant la vitesse d'écoulement et le débit, lorsqu'on suppose, ainsi qu'il arrive en réalité, que l'écoulement s'effectue à  chaleur constante.
Applications numériques.
Extension de cette théorie aux vapeurs surchauffées et à  la vapeur d'eau saturée.
Expériences de MM. Résal et Minary
15e LEà‡ON. [du n°254 au n°285]
Théorie de l'écoulement d'un gaz parfait d'un milieu fini dans un autre milieu fini.
Soient vtpt T,, v2p2 T2, les conditions caractéristiques initiales des poids mK m2 de gaz contenus dans deux réservoirs A et B, de volume V,,V-2 ; on demande, le robinet de communication étant ouvert, ce que deviennent ces conditions, quand il s'est écoulé un poids quelconque de gaz m de A en B?
On demande de plus la vitesse d'écoulement à  chaque instant
Après avoir traité cette question dans toute sa généralité, on examine successivement divers cas particuliers : 1er Cas : Le gaz renfermé dans A s'écoule dans B absolument vide.
Application aux expériences de Joule.
2e Cas : Le gaz renfermé dans A s'échappe dans l'atmosphère.
Applications numériques.
On conclut d'ailleurs de ce second cas une méthode pour la détermination du rapport y des chaleurs spécifiques
16e LEà‡ON. [du n°286 au n°308]
Suite de la théorie de l'écoulement d'un gaz parfait d'un milieu fini dans un autre milieu fini.
Du deuxième cas particulier examiné, on conclut la méthode employée par MM. Hirn et Weisbach pour la détermination expérimentale de y.
Expériences antérieures de Gay-Lussac et de Laplace.
3e Cas : Le gaz s'écoule d'un milieu indéfini dans un milieu fini ; l'air atmosphérique, par exemple, se précipite dans le ballon B où on a fait un vide partiel.
4e Cas : Le vide fait dans le ballon B est supposé parfait. Applications numériques
17e LEà‡ON. [du n°309 au n°327]
Suite et fin de la théorie de l'écoulement d'un gaz parfait d'un milieu fini dans un autre milieu fini.
Du troisième cas particulier examiné dans la dernière leçon, on conclut la méthode employée par MM. Clément et Desormes pour la détermination expérimentale de 7.
Détermination expérimentale de y au moyen de la formule de Laplace donnant la vitesse du son dans les gaz.
Détermination de 7 au moyen de la formule fournissant l'équivalent mécanique en fonction des quantités caractéristiques d'un gaz parfait.
Tableau des constantes utiles à  connaître dans les calculs relatifs aux gaz
SECONDE PARTIE : PRINCIPE DE CARNOT OU PRINCIPE D'ÉGALITÉ DE RENDEMENT.
18e LEà‡ON. [du n°328 au n°342]
On complète ici les notions de la 4e leçon, relative au mode de représentation graphique des variations d'état d'un corps, dû à  Clapeyron.
Lignes isothermiques, isodynamiques, adiabatiques.
Propriétés des lignes adiabatiques.
Réversibilité.
Conditions de réversibilité.
Un cycle quelconque étant donné, déterminer : 1° à  partir de quels points de ce cycle il y a absorption puis dégagement de chaleur ; 2° à  partir de quels points la température va en croissant, puis en décroissant
19e LEà‡ON. [du n°343 au n°358]
Cycle de Carnot.
Analyse des quatre périodes qu'il comporte.
Origine de ce cycle.
Il est essentiellement réversible.
Machine directe ou motrice, machine inverse ou créant de la chaleur par le travail.
Dans le premier cas d'une machine motrice, la continuité du travail moteur implique une perte nécessaire de chaleur.
Quelle est l'importance de cette perte de chaleur? Dépend-elle de la nature de l'agent intermédiaire
Principe de Carnot : La perte relative de chaleur Q'/Q est indépendante de la nature du corps et ne dépend que des températures extrêmes TT' entre lesquelles fonctionne le corps.
Ce principe est une simple conséquence du Théorème de Carnot dont on donne deux démonstrations
20e LEà‡ON. [du n°359 au n°375]
On recherche, en considérant un gaz parfait, l'expression de la perte relative Q'/Q de chaleur dans le cas d'un cycle de Carnot ; on trouve ainsi Q'/Q = T'/T
Cette relation, mise sous la forme Q/T-Q'/T'=1, adoptée par Clausius, est l'expression même du principe de Carnot dans le cas d'un cycle de Carnot.
Recherche de l'expression I= 0 du principe de Carnot dans le cas d'un cycle quelconque réversible.
Énoncé de cette expression en langage ordinaire
21e LEà‡ON. [du n°376 au n°393]
Recherche de l'expression AB dQ/T 0 du principe de Carnot dans le cas d'un cycle quelconque non réversible.
Énoncé de cette expression en langage ordinaire.
Résumé des points principaux mis on évidence dans les trois dernières leçons
22e LEà‡ON. [du n°394 au n°417]
Définition du coefficient économique d'une machine.
Expression du coefficient économique dans le cas d'une machine fonctionnant suivant un cycle de Carnot.
Ce coefficient économique Km = T-T'/T étant, en vertu du principe de Carnot, constant, quel que soit l'agent intermédiaire : ce principe peut s'appeler, par suite, principe d'égalité de rendement.
Théorie des machines à  air chaud réalisant un cycle de Carnot
Recherche directe du travail moteur et du coefficient économique
23e LEà‡ON. [du n°418 au n°434]
Marche inverse suivie en physique pour l'exposition du principe de Carnot et de ses conséquences relatives au coefficient économique.
Théorème : le coefficient économique d'une machine quelconque est maximum lorsqu'elle fonctionne suivant un cycle de Carnot.
Maximum du travail que peut fournir une quantité donnée Q de chaleur : S=(T-T'/T)xEQ
24e LEà‡ON. [du n°435 au n°453]
Conséquences de la formule S=(T-T'/T)xEQ
Nécessité du 0 absolu.
Comparaison d'un moteur thermique à  un moteur hydraulique.
Analogie du travail fourni par une quantité de chaleur Q éprouvant une chute de température T-T' au travail d'un poids tombant d'une certaine hauteur.
Poids thermiques.
Enoncé et discussion des propositions principales émises par Sadi Carnot.
Rendement spécifique et rendement pratique d'un moteur thermique
APPLICATION DU PRINCIPE DE CARNOT A L'ÉTUDE COMPARATIVE SOMMAIRE DES DIVERSES MACHINES THERMIQUES, AU POINT DE VUE ÉCONOMIQUE.
25e LEà‡ON. [du n°454 au n°471]
Application du principe de Carnot à  l'étude comparative sommaire des divers moteurs thermiques.
Comparaison au point de vue économique des machmes de même nature. Exemples : comparaison au point de vue économique des machines à  vapeur à  haute ou basse pression, à  ou sans condensation.
Comparaison au point de vue économique des machines de nature diverse.
1er Exemple : comparaison des machines à  air chaud et des machines à  gaz avec la machine à  vapeur.
Avantages et inconvénients de ces machines.
Même théoriquement, la machine à  air chaud est plutôt inférieure que supérieure à  la machine à  vapeur
26e LEà‡ON. [du n°472 a un°489]
Suite de l'étude comparative sommaire des divers moteurs thermiques.
Comparaison des machines à  vapeur surchauffée avec la machine à  vapeur ordinaire.
Comparaison des machines à  vapeurs combinées avec la machine à  vapeur.
Raisonnement inexact au moyen duquel on prouvait autrefois l'infériorité de la machine à  vapeur.
Erreur de ce raisonnement.
Conclusion : la machine à  vapeur est en définitive le moteur par excellence
Sommaire des vingt-six leçons composant le second volume
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