PHÉNOMÈNES THERMOMÉCANIQUES, DANS LES SOLIDES.
260. Problèmes les plus simples de convection calorifique. —
Puisque la chaleur se propage, du moins à une première approxi-
x’iences confirmatrices de ces théories respectives, ainsi dérivées d’une même
doctrine. Mais il faut pousser plus loin les calculs, si l’on veut atteindre le
phénomène de la dilatation des solides par la chaleur.
Abordons-en l’étude en généralisant, pour l’étendre aux variations modérées 6
de la température, le principe expérimental, formulé vers 1678 par Robert Hooke
(ut extensio sic vis), de la proportionnalité des forces élastiques aux extensions
ou déformations qui les provoquent. Ainsi, nous supposerons linéaires non seu
lement par rapport aux 3, a, mais aussi par rapport à 0, les six forces N, T dont
il a été parlé dans la note précédente ( p. i65), mais qui seront produites main
tenant, à l’intérieur ou sur les faces de la particule m, par réchauffement. 0 con
curremment avec les déformations 3, g, à partir cle l’état naturel relatif à la
température spéciale 0 = 0. Il est donc entendu que, pour n’avoir pas à ajouter
aux 3, g définis plus haut ( p. r46) les petites déformations spéciales, fonctions
de 0, dues au changement de l’état naturel entre la température prise comme
origine et la température actuelle, nous appelons 3, 0 les déformations totales
mêmes, en partie thermiques et en partie élastiques, éprouvées par la particule
depuis l’état naturel correspondant à la température origine, tandis que, jusqu’ici,
3, 0 désignaient leurs parties purement élastiques, ou comptées seulement depuis
l’état naturel relatif à la température effective 0.
Et nous aurons six formules de la forme
( (N æ , N y , N z , T Æ , T,, T t ) = des fonctions linéaires homogènes
i de 0, 3 X , \, 3„ 0 X , 0 T , 0 Z .
Les coefficients d’élasticité dans ces formules, ou coefficients des 3,0, ne
dépendront pas de 0; car leurs petites variations dues aux élévations modérées 0
de la température n’ajouteraient, une fois multipliées par les 3, 0, que des termes
du second ordre.
Il ne s'adjoindra donc, aux formules ordinaires des N, T, que les termes sim
plement proportionnels à 0, et que nous écrirons, respectivement, — v x 0, — v y 0,
— v„0, —x r 0, — t 0, — t s 0 dans N x , N y , N., T x , T y , T.. Rien n’obligeant à modi
fier les résultats de première approximation en ce qui concerne les autres termes,
relatifs à la température fixe 0 = 0, admettons provisoirement, pour plus de sim
plicité et sauf à reconnaîti’e bientôt l’exactitude de notre hypothèse, que l’en
semble de ces autres termes continuera à être les dérivées premières d’une fonc
tion p<î> des 3, 0 seuls, laquelle sera évidemment une fonction homogène et
entière du second degré. Et si nous posons, pour abréger,
(*) p<t»' =— 0(V X 3 X + V y 3 y +V,3 8 -f-X x 0 x + T 3 .0 y + T,0 S ) Hh p<b,
les nouvelles expressions des forces N, T seront encore les dérivées respectives,
par rapport aux 3, 0, d’un potentiel, savoir, de la fonction p<b' des 3, 0, 0; en
sorte que, d’une part, l’on aura
(O
N, =
d. pd>'
dô x '
d. p<I>'
d3„
_ d.pd>'
” ~dg7’
et, d’autre part, vu la formule (é) de dis, en
rapportant le travail de déforma-