Éléments de thermodynamique cinétique/09
9. La notion de température. — Dans cette conception de la constitution de la matière, la notion de température prend une signification simple : elle est liée à l’activité plus ou moins grande de l’agitation moléculaire ; et, plus précisément, à la valeur moyenne de l’énergie cinétique d’agitation des molécules.
Cette interprétation cadre très bien avec les observations expérimentales les plus immédiates et les plus courantes :
Considérons un gaz enfermé dans un récipient à volume constant ; élevons sa température ; la pression qu’il exerce sur les parois du récipient augmente : l’énergie cinétique plus grande des molécules qui rebondissent sur les parois, donne une force résultante plus grande sur chaque élément de surface.
Dans un solide, l’énergie cinétique des molécules n’est pas suffisante pour les libérer des forces élastiques ; mais, si nous élevons la température, nous arriverons à la liquéfaction, lorsque l’énergie cinétique moyenne deviendra assez grande pour vaincre l’action des forces d’orientation mutuelle des molécules.
De même, dans un liquide, l’évaporation correspond à la fuite de certaines molécules, dont l’énergie cinétique se trouvait orientée vers l’extérieur et suffisante pour vaincre les résultantes attractives de la couche superficielle. Les molécules qui peuvent s’échapper ainsi sont toujours celles qui se trouvaient avoir une vitesse plus grande que les autres, donc leur départ abaisse la vitesse moyenne et par conséquent l’énergie cinétique moyenne. C’est bien d’accord avec le refroidissement que subit le liquide par son évaporation, et avec la nécessité de le mettre en contact avec un foyer si l’on veut réaliser une vaporisation à température constante.
Cette conception, qui identifie la température à l’énergie cinétique moyenne des molécules, c’est-à-dire à une grandeur mesurable et additive, permet de la considérer elle-même comme mesurable et additive ; on pourra alors parler d’une température double d’une autre, tandis que la simple notion expérimentale classique de température en faisait seulement une grandeur repérable. Nous préciserons au Chapitre IV, dans l’étude des gaz parfaits, une définition quantitative de la température répondant à cette conception nouvelle.