Histoire de l'énergie - History of energy

Cet article porte sur l'histoire du concept scientifique de l'énergie. Pour l'histoire de la façon dont les humains utilisent l'énergie, voir Énergie .

Le mot énergie dérive du grec ἐνέργεια ( energeia ), qui apparaît pour la première fois dans les travaux de BCE 4ème siècle d' Aristote (OUP V, 240, 1991) (y compris la physique, Métaphysique, Éthique à Nicomaque et De Anima).

Thomas Young - le premier à utiliser le terme « énergie » au sens moderne, en 1802.

Le concept moderne d'énergie a émergé de l'idée de vis viva (force vivante), que Leibniz a défini comme le produit de la masse d'un objet et de sa vitesse au carré, il croyait que la vis viva totale était conservée. Pour expliquer le ralentissement dû à la friction, Leibniz a affirmé que la chaleur consistait en le mouvement aléatoire des parties constitutives de la matière - une vue décrite par Bacon dans Novum Organon pour illustrer le raisonnement inductif et partagée par Isaac Newton , bien que ce serait plus d'un siècle jusqu'à ce que cela soit généralement accepté.

Émilie marquise du Châtelet dans son livre Institutions de Physique ("Leçons de Physique"), publié en 1740, a incorporé l'idée de Leibniz avec des observations pratiques de Gravesande pour montrer que la "quantité de mouvement" d'un objet en mouvement est proportionnelle à sa masse et sa vitesse au carré (pas la vitesse elle-même comme l'enseignait Newton - ce qui fut plus tard appelé élan ).

En 1802 conférences à la Royal Society, Thomas Young fut le premier à utiliser le terme « énergie » dans son sens moderne, au lieu de vis viva . Dans la publication 1807 de ces conférences, il a écrit,

Le produit de la masse d'un corps par le carré de sa vitesse peut être appelé à juste titre son énergie.

Gustave-Gaspard Coriolis a décrit « l'énergie cinétique » en 1829 dans son sens moderne, et en 1853, William Rankine a inventé le terme « énergie potentielle ».

On a débattu pendant quelques années pour savoir si l'énergie était une substance (le calorique ) ou simplement une quantité physique.

Thermodynamique

Le développement des moteurs à vapeur a obligé les ingénieurs à développer des concepts et des formules qui leur permettraient de décrire les efficacités mécaniques et thermiques de leurs systèmes. Des ingénieurs comme Sadi Carnot , des physiciens comme James Prescott Joule , des mathématiciens comme Émile Clapeyron et Hermann von Helmholtz et des amateurs comme Julius Robert von Mayer ont tous contribué à l'idée que la capacité d'effectuer certaines tâches, appelées travail, était en quelque sorte liée à la quantité d'énergie dans le système. Dans les années 1850, le professeur de philosophie naturelle de Glasgow William Thomson et son allié en sciences de l'ingénieur William Rankine ont commencé à remplacer l'ancien langage de la mécanique par des termes tels que « énergie réelle », « énergie cinétique » et « énergie potentielle ». William Thomson ( Lord Kelvin ) a fusionné toutes ces lois dans les lois de la thermodynamique , ce qui a contribué au développement rapide des explications des processus chimiques utilisant le concept d' énergie par Rudolf Clausius , Josiah Willard Gibbs et Walther Nernst . Cela a également conduit à une formulation mathématique du concept d' entropie par Clausius, et à l'introduction des lois de l'énergie rayonnante par Jožef Stefan . Rankine, a inventé le terme « énergie potentielle ». En 1881, William Thomson déclara devant un auditoire que :

Le nom même d' énergie , bien qu'utilisé pour la première fois dans son sens actuel par le Dr Thomas Young vers le début de ce siècle, n'est entré en usage pratiquement qu'après que la doctrine qui la définit ait été... élevée de la simple formule de la dynamique mathématique à la position il tient maintenant d'un principe imprégnant toute la nature et guidant l'investigateur dans le domaine de la science.

Au cours des trente années qui ont suivi, cette science nouvellement développée a été connue sous divers noms, tels que la théorie dynamique de la chaleur ou l' énergétique , mais après les années 1920, elle est généralement connue sous le nom de thermodynamique , la science des transformations énergétiques.

Issu du développement dans les années 1850 des deux premières lois de la thermodynamique , la science de l'énergie s'est depuis ramifiée dans un certain nombre de domaines divers, tels que la thermodynamique biologique et la thermoéconomie , pour n'en nommer que quelques-uns ; ainsi que des termes apparentés tels qu'entropie , une mesure de la perte d'énergie utile, ou de puissance , un flux d'énergie par unité de temps, etc. Au cours des deux derniers siècles, l'utilisation du mot énergie dans diverses vocations « non scientifiques » , par exemple les études sociales, la spiritualité et la psychologie ont proliféré dans la littérature populaire.

Conservation d'énergie

En 1918, il a été prouvé que la loi de conservation de l'énergie est la conséquence mathématique directe de la symétrie translationnelle de la quantité conjuguée à l'énergie, à savoir le temps . C'est-à-dire que l'énergie est conservée parce que les lois de la physique ne font pas de distinction entre les différents moments du temps (voir le théorème de Noether ).

Lors d'une conférence en 1961 pour des étudiants de premier cycle au California Institute of Technology , Richard Feynman , un célèbre professeur de physique et lauréat du prix Nobel , a déclaré ceci à propos du concept d'énergie :

Il existe un fait, ou si l'on veut, une loi, régissant les phénomènes naturels connus à ce jour. Il n'y a pas d'exception connue à cette loi - elle est exacte pour autant que nous le sachions. La loi s'appelle la conservation de l'énergie ; il déclare qu'il existe une certaine quantité, que nous appelons énergie, qui ne change pas dans les multiples changements que la nature subit. C'est une idée très abstraite, parce que c'est un principe mathématique ; il dit qu'il y a une quantité numérique, qui ne change pas quand quelque chose se passe. Ce n'est pas une description d'un mécanisme, ou quoi que ce soit de concret ; c'est juste un fait étrange que nous puissions calculer un nombre, et quand nous avons fini de regarder la nature faire ses tours et recalculer le nombre, c'est la même chose.

—  Les conférences Feynman sur la physique

Voir également

Les références

Lectures complémentaires

  • Hecht, Eugène. " Un compte historico-critique de l'énergie potentielle : est-ce que PE est vraiment réel ? " Le professeur de physique 41 (novembre 2003) : 486-93.
  • Hugues, Thomas. Réseaux de pouvoir. L'électrification dans la société occidentale, 1880-1930 (Johns Hopkins UP, 1983).
  • Martinas, Katalin. « Thermodynamique aristotélicienne », Thermodynamique : histoire et philosophie : faits, tendances, débats (Veszprém, Hongrie 23-28 juillet 1990), 285-303.
  • Mendoza, E. "Une esquisse pour une histoire de la thermodynamique ancienne." La physique aujourd'hui 14.2 (2009) : 32-42.
  • Muller, Ingo. Une histoire de la thermodynamique (Berlin : Springer, 2007)

Liens externes