Rien ne se perd, rien ne se crée

Une phrase célèbre, et pas tout à fait de Lavoisier

« Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme. » On l'attribue à Antoine Lavoisier, le père de la chimie moderne. Il ne l'a pas écrite ainsi. Dans son Traité élémentaire de chimie, en 1789, il écrit que « rien ne se crée », et que dans toute opération il y a autant de matière avant qu'après. Il parle de la masse, en chimie, pas de l'énergie.
L'idée est bien plus ancienne : au V^e siècle avant notre ère, le Grec Anaxagore disait déjà que rien ne naît ni ne périt, que les choses se combinent puis se séparent.
Pour l'énergie, la règle n'apparaît qu'au milieu du XIX^e siècle, trouvée par plusieurs savants presque en même temps : l'Allemand Julius Robert von Mayer en 1842, l'Anglais James Joule dans les années 1840, l'Allemand Hermann von Helmholtz en 1847.

Le canon qui faisait bouillir l'eau, la roue de Joule

À la fin du XVIII^e siècle, on croit que la chaleur est un fluide invisible, le « calorique », caché dans les corps. En 1798, à l'arsenal de Munich, Benjamin Thompson, comte Rumford, fait forer un canon avec un foret émoussé, le tout plongé dans l'eau : au bout de deux heures et demie environ, l'eau bout. Et la chaleur continue de venir tant que le foret tourne. Un fluide caché dans le métal aurait fini par s'épuiser : la chaleur vient du mouvement.
Dans les années 1840, près de Manchester, James Joule, fils de brasseur, fait le pas suivant : il mesure. Des poids qui descendent font tourner une roue à palettes dans l'eau, qui tiédit.Joule trouve combien de travail il faut pour réchauffer l'eau d'un degré. Sa valeur de 1850 est à moins de 1 % de celle d'aujourd'hui : il faut 4,18 joules pour réchauffer un gramme d'eau d'un degré. Mouvement et chaleur sont deux formes d'une même chose.La légende veut que Joule ait emporté un thermomètre en voyage de noces, en 1847, pour mesurer l'eau d'une cascade près de Chamonix, en haut et en bas ; son biographe pense que l'histoire est enjolivée. Le calcul, lui, tient : une chute de 100 mètres réchauffe l'eau d'un peu moins d'un quart de degré.

Balançoire, freins et freinage qui recharge

Une balançoire échange sans cesse hauteur et vitesse : en haut, toute son énergie est de position ; en bas, toute est de mouvement. Sans les frottements de l'air et des attaches, elle ne s'arrêterait jamais : c'est pour cela qu'il faut la relancer.
Une voiture qui freine change son mouvement en chaleur, dans ses disques et ses plaquettes : après une longue descente en montagne, ils peuvent fumer. Une voiture électrique, elle, peut en récupérer une partie : en décélérant, son moteur devient alternateur et recharge la batterie (cours Alternateurs, en lien en fin de page).