Le récent texte BibNum porte sur "la puissance motrice du feu" de Sadi Carnot (1824). Titre quasi-poétique mais qui résume bien la problématique de l'époque pré-électrique ou pré-dynamo : on chauffe avec du feu des chaudières qui font marcher des machines, quelle puissance recueille-t-on ? A partir de cette simple question Sadi Carnot (1796-1832), le fils de Lazare Carnot, va concevoir une théorie entièrement nouvelle – la thermodynamique.

Plusieurs éléments humains ou scientifiques m'ont marqué dans ce texte émouvant:

1)    la pratique précède la théorie : les machines de Watt fonctionnent avant que naisse leur théorie. D'un point de vue théorique, Carnot élabore une vraie conception intellectuelle ex-nihilo, à l'égal voire plus radicalement nouvelle que celle de Newton ou celle d'Einstein. Il a "soulevé un coin du voile", comme dirait ce dernier.

2)    La différence fondamentale qu'ébauche ce texte entre le travail mécanique (F×l) ou hydraulique (mgh) et le travail de la chaleur – plus complexe, avec la notion d'entropie que Carnot esquisse et que Clausius formulera vers 1850.

3)    Le rappel des expériences assez récentes à l'époque, température qui diminue avec la pression (ex. en montagne la pression atmosphérique est plus faible donc la température aussi) ou qui augmente avec la pression (exemple actuel de la pompe à vélo qui chauffe) – l'auteur utilisera ces résultats pour imaginer les quatre étapes de son "cycle de Carnot".

4)    Le rendement maximal calculé par Carnot, entre le travail collecté (par la machine) et le travail introduit dans le système (par le chauffage); "la puissance motrice du feu" connaît ainsi une valeur limite r = 1 – T₂/ T₁, ou T₁ est la source chaude et T₂ la source froide. Ainsi, pour une machine de l'époque, T₂ = 20°C = 293K source froide (ruisseau) T₁= 100°C = 373K (eau bouillante), le rendement est limité à 21%.

5)    Malgré le 1) ci-dessus (la force et la nouveauté de la théorie), mais peut-être à cause de cela – l'incompréhension qu'a recueillie l'article de Carnot à sa parution. La page Wikipedia (article de qualité) relève qu'aucun des cours de machines professés à l'époque (Poncelet, Coriolis, Morin, …) ne relève et ne diffuse les résultats de Carnot. Ce n'est qu'en 1834, deux ans après la mort de Carnot, que Clapeyron exhume et commente ses résultats, puis Clausius en Allemagne. Si l'expression galvaudée "il est mort tombé dans l'oubli" signifie quelque chose, on peut la lui appliquer… d'autant qu'en tant que physicien il est souvent confondu avec son père Lazare Carnot, et il n'a même pas pu se faire un prénom, car celui-ci lui est ravi par son neveu, le président de la République Sadi Carnot assassiné en 1894 !

Le texte BibNum récemment paru est consacré au coronographe de Lyot. D’abord Lyot (1897-1952), un sacré bonhomme, c’est important de le faire mieux connaître : un type sympathique, hors du milieu scientifique traditionnel – en fait un ingénieur, à l’origine ; il se prend de passion pour le site du Pic du Midi de Bigorre et son observatoire – on l’imagine plus souvent là-haut dans les neiges qu’à faire des salamalecs aux collègues à Toulouse ou à Paris.

Ensuite le coronographe – un  nom compliqué mais un concept assez simple, et surtout rendu effectif par Lyot. Mettre un disque noir dans un télescope pour ne voir que la couronne et non l’astre était une idée que bien d’autres avaient eue, mais Lyot réussit à annihiler les effets perturbateurs, la diffraction dans le télescope et les différents types de diffusion ; rappelons ces derniers ici, ce sont parmi les points que je retiens de ce texte :

1) La diffusion de la lumière solaire par les molécules d’azote et d’oxygène de l’atmosphère terrestre – c’est elle qui explique la couleur bleue du ciel (précédent billet)

­2) La diffusion de la lumière solaire par des corps de plus grosse taille comme les molécules d’eau des nuages – à l’inverse de la précédente elle est indépendante de la longueur d’onde – c’est elle qui explique la couleur blanche des nuages

­3) La diffusion instrumentale, par les lentilles du télescope lui-même ! (Lyot dans son texte donne une belle image des tâches de lumière parasite sur une lentille, allez voir). Et là j’admire le montage inventé par Lyot – n’ayez pas peur du schéma c’est assez simple.

Regardez surtout les angles. Au lieu d’un simple carton noir vertical en B, Lyot met un miroir argenté légèrement incliné en J, évacuant la lumière parasite à travers une ouverture K (avec un angle choisi, aussi), sans oublier l’ouverture K’ à droite pour évacuer la lumière réfléchie en K. De la belle ouvrage, non ?

Au fait, n'oubliez pas le précédent billet Flammes du Soleil, et le remarquable documentaire de 1953 sur Lyot et ses flammes.