Introduisons maintenant une nouvelle hypothèse : admettons que l’énergie cinétique moléculaire , ne dépende que de la température des corps et que l’énergie potentielle moléculaire , ne dépende que de son volume. Alors, pour que la somme ne soit fonction que de , il faut que représente au signe près le travail des forces moléculaires ou travail interne, ce travail est nul pour les gaz.
Mais l’hypothèse précédente, que l’on fait quelquefois implicitement, ne repose sur aucun fondement. Elle revient en effet à admettre que, pour tous les corps, l’énergie interne est la somme d’une fonction de la température et d’une fonction du volume ; or, il est évident qu’il est plus naturel de considérer l’énergie interne comme une fonction quelconque de la température et du volume. On doit donc rejeter complètement l’énonce vicieux de la loi de Joule, que l’on trouve dans plusieurs traités classiques, et s’en tenir à celui du paragraphe précédent.
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De prime abord, l’expérience de Joule paraît paradoxale.
Quand un gaz se détend dans un cylindre fermé à sa partie supérieure par un piston, l’expérience montre que le gaz se refroidit. Si au-dessus du piston s’exerce une pression, le refroidissement du gaz s’explique : la chaleur abandonnée par le gaz est transformée en travail ; si au-dessus du piston il y a le vide, il n’y a pas de travail produit et cependant le gaz se refroidit encore : parce que le gaz s’échappe avec une grande vitesse et que la chaleur abandonnée par le gaz se retrouve sous forme de force vive ; au
