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La thermodynamique est née au 19ème siècle grâce aux travaux de Carnot basés sur l’hypothèse du calorique. Par la suite Clausius et Thomson proposent, en s’appuyant sur les travaux de Joule, une formalisation de la thermodynamique telle qu’on la connait aujourd’hui. Ils introduisent ainsi les principes et les concepts qui lui sont liés comme l’énergie interne ou l’entropie. Ces travaux ont également permis de donner une interprétation mécanique du transfert thermique ou « chaleur » et d’aborder les prémices de la physique statistique. Mais à l’aube du 20ème siècle, les théories énergétiste et atomiste s’affrontent et la thermodynamique est un des théâtres de ces confrontations. Le début du 20ème siècle coïncide également avec une grande réforme de l’éducation qui restera une référence jusque les années 60, visant à mettre en place une structure nouvelle pour répondre à la question : l'enseignement convient-il toujours à la formation des couches dirigeantes alors que sciences et techniques sont en plein essor ? Comme nous allons le voir, l’enseignement de la physique va bénéficier de cette réforme. En effet, ce travail étudie l’évolution de l’enseignement de la thermodynamique de 1902 à 2010 pour les classes du lycée et de l’enseignement supérieur. Il porte sur l’évolution et l’analyse didactique des concepts d’énergie, de transfert thermique ou « chaleur », de température, d’entropie et de système thermodynamique. Quatre grandes périodes concernant les programmes, manuels et épreuves officielles sont proposées. En résumé, il s’agit de mettre en lumière le pourquoi de telles réformes, les modifications qu’elles apportent et d’en tirer un bilan pour l’enseignement. / Thermodynamics was born in the 19th century through the work of Carnot based on the assumption of caloric. Later on, based on the work of Joule, Clausius and Thomson proposed the formalization we know today, introducing related principles and concepts such as internal energy or entropy. Their work also gives a mechanical interpretation of thermal transfer or “heat” and addresses the beginnings of statistical physics. But at the dawn of the 20th century, the theories of atomism and energetism compete and thermodynamics is one of the theaters of these confrontations. The early 20th century also coincides with a major education reform which will remain a reference until the 60s, to establish a new structure in order to answer the following question: is the method of teaching still adapted to the formation of the leading strata while science and technology are booming ? Physics will benefit from this reform. Indeed, this work studies the evolution of the teaching of thermodynamics from 1902 to 2010, for high school and higher education. This study focuses on the evolution of the concepts of energy, thermal transfer or “heat”, temperature, entropy and thermodynamical system. An analysis over four major periods, programs, textbooks and official events is proposed. This is to highlight the reason for such reforms, the changes they bring and draw conclusions for the teaching of thermodynamics.

L’objet de ce travail est l’analyse des travaux théoriques de Pierre Duhem dans le domaine du magnétisme et de l’électromagnétisme, très peu étudiés jusqu’ici et souvent éclipsés par ses contributions à la philosophie et à l’histoire des sciences. Ces travaux correspondent toutefois à une production scientifique abondante (plus de 3500 pages), s’étalant sur toute sa carrière. Mon travail permet de mettre en évidence la richesse de son œuvre en sciences physiques, ainsi que les tâtonnements accompagnant l’élaboration de sa thermodynamique générale, un programme ambitieux et original dans le contexte scientifique de l’époque. De sa thèse sur la théorie de l’aimantation par influence fondée sur la thermodynamique (1888) à son article Sur le diamagnétisme (1913), en passant par ses Leçons sur l’électricité et le magnétisme (1892), ses idées théoriques sont en constante évolution. Concernant le problème du diamagnétisme, mon travail permet de mettre en évidence plusieurs facteurs décisifs dans le processus de construction de sa théorie (un article de Parker sur le principe de Carnot (1889), une lettre envoyée par Curie (1902) ou encore les réflexions de Duhem sur la stabilité de l’équilibre électrique menées à partir de 1896). La thèse aborde également l’approche originale de Duhem dans l’étude des systèmes renfermant des courants électriques, étude qui le conduit à considérer l’électromagnétisme comme une branche se détachant très tôt du tronc commun formé par l’essentiel de l’énergétique, tout en prolongeant la théorie de Helmholtz. Duhem échouera dans sa tentative de convaincre ses contemporains de la supériorité de cette théorie logique par rapport à celle de Maxwell. / The object of this work is the analysis of Pierre Duhem's theoretical works in the field of magnetism and electromagnetism, very little studied up to now and often overshadowed by his contributions to philosophy and history of science. These works, however, correspond to an abundant scientific production (over 3500 pages), spread out over his whole career. My work allows to highlight the richness of his work in physics, as well as the trial-and-error process accompanying the development of his general thermodynamics, an ambitious and original program in the scientific context of time. From his thesis on the theory of magnetization by induction based on thermodynamics (1888) through his Lessons on electricity and magnetism (1892) to his article On diamagnetism (1913), his theoretical ideas are in constant evolution. Concerning the problem of diamagnetism, my work can highlight several decisive factors in the process of elaborating his theory (an article by Parker on the principle of Carnot (1889), a letter sent by Curie (1902) or Duhem’s thoughts on the stability of electrical equilibrium (1896, 1903)). The thesis also discusses Duhem's original approach to the study of systems containing electric currents, study that led to consider electromagnetism as a branch breaking away very early from the common core formed by the bulk of his energetics, while extending the theory of Helmholtz. Duhem will fail in his attempt to convince his contemporaries of the superiority of this logical theory compared to that of Maxwell.