Parmi les multiples formes de l'énergie, la chaleur est celle à laquelle les savants ont mis le plus de temps à donner un statut scientifique. Or toute discipline qui a pour objet l'étude d'une catégorie déterminée de phénomènes ne devient effectivement une science qu'à partir du moment où la mesure y est introduite. La physique est en définitive parvenue à englober l'étude de la chaleur grâce à trois types de travaux : tout d'abord, la construction d'instruments de mesure, dont l'élaboration a été particulièrement tardive, ensuite la recherche expérimentale à l'aide de ces instruments, enfin l'expérimentation étayée par une théorie mathématique à la suite des réflexions provoquées par l'utilisation de la machine à vapeur.
Dans les principales étapes de cette étude, qui s'est prolongée du xviie au xixe siècle, l'intuition et le savoir-faire du technicien ont précédé, en le provoquant, le travail intellectuel du physicien qui devait conduire plus tard à la thermodynamique.
1. Le legs de l'Antiquité
• La chaleur dans la science hellène
Les mots grecs qui signifient « chaud » ou « froid » désignaient dans l'Antiquité à la fois ces deux sensations et les phénomènes physiques qui étaient supposés en être la cause : tout corps chaud ou froid était censé contenir de la chaleur ou du froid. De tout temps on avait constaté, sans que les premiers savants hellènes l'expliquent, que l'air exhalé au cours de la respiration normale est tiède, mais qu'il est froid au contraire lorsqu'il est émis en un souffle puissant. Frappés par l'importance du rôle du chaud et du froid dans la nature, ils en firent deux principes différents. Pour Aristote, le chaud et le froid constituent, avec le sec et l'humide, les quatre qualités fondamentales sous l'influence desquelles la matière première du monde a formé les quatre éléments : l'air, le feu, la terre et l'eau. Théophraste, qui lui succéda à la direction de l'école péripatéticienne, fit ressortir le caractère spécifique du feu, considéré par lui comme une forme de mouveme […]
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