Comment l'approche holistique de Lewis, qui a cherché à intégrer la thermodynamique physique et la chimie pratique, a-t-elle influencé le développement de ses concepts fondamentaux sur l'énergie libre et l'entropie ?
Thermodynamics

Most of Lewis’ lasting interests originated during his Harvard years. The most important was thermodynamics, a subject in which Richards was very active at that time. Although most of the important thermodynamic relations were known by 1895, they were seen as isolated equations, and had not yet been rationalized as a logical system, from which, given one relation, the rest could be derived. Moreover, these relations were inexact, applying only to ideal chemical systems. These were two outstanding problems of theoretical thermodynamics. In two long and ambitious theoretical papers in 1900 and 1901, Lewis tried to provide a solution. Lewis introduced the thermodynamic concept of activity and coined the term " fugacity ". His new idea of fugacity, or "escaping tendency", was a function with the dimensions of pressure which expressed the tendency of a substance to pass from one chemical phase to another. Lewis believed that fugacity was the fundamental principle from which a system of real thermodynamic relations could be derived. This hope was not realized, though fugacity did find a lasting place in the description of real gases.

Lewis’ early papers also reveal an unusually advanced awareness of J. W. Gibbs's and P. Duhem's ideas of free energy and thermodynamic potential. These ideas were well known to physicists and mathematicians, but not to most practical chemists, who regarded them as abstruse and inapplicable to chemical systems. Most chemists relied on the familiar thermodynamics of heat (enthalpy) of Berthelot, Ostwald, and Van ’t Hoff, and the calorimetric school. Heat of reaction is not, of course, a measure of the tendency of chemical changes to occur, and Lewis realized that only free energy and entropy could provide an exact chemical thermodynamics. He derived free energy from fugacity; he tried, without success, to obtain an exact expression for the entropy function, which in 1901 had not been defined at low temperatures. Richards too tried and failed, and not until Nernst succeeded in 1907 was it possible to calculate entropies unambiguously. Although Lewis’ fugacity-based system did not last, his early interest in free energy and entropy proved most fruitful, and much of his career was devoted to making these useful concepts accessible to practical chemists.

At Harvard, Lewis also wrote a theoretical paper on the thermodynamics of blackbody radiation in which he postulated that light has a pressure. He later revealed that he had been discouraged from pursuing this idea by his older, more conservative colleagues, who were unaware that Wilhelm Wien and others were successfully pursuing the same line of thought. Lewis’ paper remained unpublished; but his interest in radiation and quantum theory, and (later) in relativity, sprang from this early, aborted effort. From the start of his career, Lewis regarded himself as both chemist and physicist.
Thermodynamique

La plupart des intérêts durables de Lewis ont pris racine pendant ses années à Harvard. Le plus important était la thermodynamique, un domaine dans lequel Richards était très actif à cette époque. Bien que la plupart des relations thermodynamiques importantes aient été connues dès 1895, elles étaient considérées comme des équations isolées et n'avaient pas encore été rationalisées en tant que système logique, à partir duquel, étant donné une relation, les autres pourraient être dérivées. De plus, ces relations étaient imprécises, ne s'appliquant qu'aux systèmes chimiques idéaux. Ce sont là deux problèmes majeurs de la thermodynamique théorique. Dans deux longs et ambitieux articles théoriques en 1900 et 1901, Lewis a tenté d'y apporter une solution. Lewis a introduit le concept thermodynamique d'activité et a forgé le terme « fugacité ». Sa nouvelle idée de fugacité, ou « tendance à l'évasion », était une fonction ayant les dimensions de la pression qui exprimait la tendance d'une substance à passer d'une phase chimique à une autre. Lewis pensait que la fugacité était le principe fondamental à partir duquel un système de relations thermodynamiques réelles pouvait être dérivé. Cette espérance n'a pas été réalisée, bien que la fugacité ait trouvé une place durable dans la description des gaz réels.

Les premiers articles de Lewis révèlent également une conscience inhabituellement avancée des idées de J. W. Gibbs et de P. Duhem sur l'énergie libre et le potentiel thermodynamique. Ces idées étaient bien connues des physiciens et des mathématiciens, mais pas de la plupart des chimistes praticiens, qui les considéraient comme abstraites et inapplicables aux systèmes chimiques. La plupart des chimistes s'appuyaient sur la thermodynamique familière de la chaleur (enthalpie) de Berthelot, Ostwald et Van ’t Hoff, et l'école calorimétrique. La chaleur de réaction n'est pas, bien sûr, une mesure de la tendance des changements chimiques à se produire, et Lewis a réalisé que seule l'énergie libre et l'entropie pouvaient fournir une thermodynamique chimique exacte. Il a dérivé l'énergie libre de la fugacité ; il a essayé, sans succès, d'obtenir une expression exacte de la fonction d'entropie, qui n'avait pas été définie à basse température en 1901. Richards a également essayé et échoué, et ce n'est qu'en 1907, lorsque Nernst a réussi, qu'il est devenu possible de calculer les entropies de manière non ambiguë. Bien que le système basé sur la fugacité de Lewis n'ait pas perduré, son intérêt précoce pour l'énergie libre et l'entropie s'est avéré très fructueux, et une grande partie de sa carrière a été consacrée à rendre ces concepts utiles accessibles aux chimistes praticiens.

À Harvard, Lewis a également écrit un article théorique sur la thermodynamique du rayonnement du corps noir dans lequel il postulait que la lumière exerce une pression. Il a révélé plus tard qu'il avait été découragé de poursuivre cette idée par ses collègues plus âgés et plus conservateurs, qui ignoraient que Wilhelm Wien et d'autres poursuivaient avec succès la même ligne de pensée. L'article de Lewis est resté inédit ; mais son intérêt pour le rayonnement et la théorie quantique, et (plus tard) pour la relativité, est né de cet effort précoce et abandonné. Dès le début de sa carrière, Lewis se considérait à la fois comme chimiste et comme physicien.
### Query ###
Comment l'approche holistique de Lewis, qui a cherché à intégrer la thermodynamique physique et la chimie pratique, a-t-elle influencé le développement de ses concepts fondamentaux sur l'énergie libre et l'entropie ?

### Main Text ###
Thermodynamics

Most of Lewis’ lasting interests originated during his Harvard years. The most important was thermodynamics, a subject in which Richards was very active at that time. Although most of the important thermodynamic relations were known by 1895, they were seen as isolated equations, and had not yet been rationalized as a logical system, from which, given one relation, the rest could be derived. Moreover, these relations were inexact, applying only to ideal chemical systems. These were two outstanding problems of theoretical thermodynamics. In two long and ambitious theoretical papers in 1900 and 1901, Lewis tried to provide a solution. Lewis introduced the thermodynamic concept of activity and coined the term " fugacity ". His new idea of fugacity, or "escaping tendency", was a function with the dimensions of pressure which expressed the tendency of a substance to pass from one chemical phase to another. Lewis believed that fugacity was the fundamental principle from which a system of real thermodynamic relations could be derived. This hope was not realized, though fugacity did find a lasting place in the description of real gases.

Lewis’ early papers also reveal an unusually advanced awareness of J. W. Gibbs's and P. Duhem's ideas of free energy and thermodynamic potential. These ideas were well known to physicists and mathematicians, but not to most practical chemists, who regarded them as abstruse and inapplicable to chemical systems. Most chemists relied on the familiar thermodynamics of heat (enthalpy) of Berthelot, Ostwald, and Van ’t Hoff, and the calorimetric school. Heat of reaction is not, of course, a measure of the tendency of chemical changes to occur, and Lewis realized that only free energy and entropy could provide an exact chemical thermodynamics. He derived free energy from fugacity; he tried, without success, to obtain an exact expression for the entropy function, which in 1901 had not been defined at low temperatures. Richards too tried and failed, and not until Nernst succeeded in 1907 was it possible to calculate entropies unambiguously. Although Lewis’ fugacity-based system did not last, his early interest in free energy and entropy proved most fruitful, and much of his career was devoted to making these useful concepts accessible to practical chemists.

At Harvard, Lewis also wrote a theoretical paper on the thermodynamics of blackbody radiation in which he postulated that light has a pressure. He later revealed that he had been discouraged from pursuing this idea by his older, more conservative colleagues, who were unaware that Wilhelm Wien and others were successfully pursuing the same line of thought. Lewis’ paper remained unpublished; but his interest in radiation and quantum theory, and (later) in relativity, sprang from this early, aborted effort. From the start of his career, Lewis regarded himself as both chemist and physicist.

### Supplementary Text ###
Thermodynamique

La plupart des intérêts durables de Lewis ont pris racine pendant ses années à Harvard. Le plus important était la thermodynamique, un domaine dans lequel Richards était très actif à cette époque. Bien que la plupart des relations thermodynamiques importantes aient été connues dès 1895, elles étaient considérées comme des équations isolées et n'avaient pas encore été rationalisées en tant que système logique, à partir duquel, étant donné une relation, les autres pourraient être dérivées. De plus, ces relations étaient imprécises, ne s'appliquant qu'aux systèmes chimiques idéaux. Ce sont là deux problèmes majeurs de la thermodynamique théorique. Dans deux longs et ambitieux articles théoriques en 1900 et 1901, Lewis a tenté d'y apporter une solution. Lewis a introduit le concept thermodynamique d'activité et a forgé le terme « fugacité ». Sa nouvelle idée de fugacité, ou « tendance à l'évasion », était une fonction ayant les dimensions de la pression qui exprimait la tendance d'une substance à passer d'une phase chimique à une autre. Lewis pensait que la fugacité était le principe fondamental à partir duquel un système de relations thermodynamiques réelles pouvait être dérivé. Cette espérance n'a pas été réalisée, bien que la fugacité ait trouvé une place durable dans la description des gaz réels.

Les premiers articles de Lewis révèlent également une conscience inhabituellement avancée des idées de J. W. Gibbs et de P. Duhem sur l'énergie libre et le potentiel thermodynamique. Ces idées étaient bien connues des physiciens et des mathématiciens, mais pas de la plupart des chimistes praticiens, qui les considéraient comme abstraites et inapplicables aux systèmes chimiques. La plupart des chimistes s'appuyaient sur la thermodynamique familière de la chaleur (enthalpie) de Berthelot, Ostwald et Van ’t Hoff, et l'école calorimétrique. La chaleur de réaction n'est pas, bien sûr, une mesure de la tendance des changements chimiques à se produire, et Lewis a réalisé que seule l'énergie libre et l'entropie pouvaient fournir une thermodynamique chimique exacte. Il a dérivé l'énergie libre de la fugacité ; il a essayé, sans succès, d'obtenir une expression exacte de la fonction d'entropie, qui n'avait pas été définie à basse température en 1901. Richards a également essayé et échoué, et ce n'est qu'en 1907, lorsque Nernst a réussi, qu'il est devenu possible de calculer les entropies de manière non ambiguë. Bien que le système basé sur la fugacité de Lewis n'ait pas perduré, son intérêt précoce pour l'énergie libre et l'entropie s'est avéré très fructueux, et une grande partie de sa carrière a été consacrée à rendre ces concepts utiles accessibles aux chimistes praticiens.

À Harvard, Lewis a également écrit un article théorique sur la thermodynamique du rayonnement du corps noir dans lequel il postulait que la lumière exerce une pression. Il a révélé plus tard qu'il avait été découragé de poursuivre cette idée par ses collègues plus âgés et plus conservateurs, qui ignoraient que Wilhelm Wien et d'autres poursuivaient avec succès la même ligne de pensée. L'article de Lewis est resté inédit ; mais son intérêt pour le rayonnement et la théorie quantique, et (plus tard) pour la relativité, est né de cet effort précoce et abandonné. Dès le début de sa carrière, Lewis se considérait à la fois comme chimiste et comme physicien.

### Draft ###

Query: "Comment l'approche holistique de Lewis... a influencé le développement de ses concepts fondamentaux sur l'énergie libre et l'entropie ?"

Translation check: "holistic approach" → integration strategy. "Concepts fondamentaux" → foundational concepts. Clear scientific genealogy question.

**Task classification**: Complex synthesis. Not mere information retrieval - requires causal chain analysis of intellectual development.

### 1. Contextualizing Lewis' Approach

Gilbert Lewis, early 1900s thermodynamics. Key constraint: American chemistry lagging European theoretical physics. Lewis bridging gap.

● "Holistic" = thermodynamic unity concept
◐ Integration target: practical chemistry + theoretical rigor
? Question: how did this methodological choice shape specific concept evolution?

Timeline anchor: 1900-1907 period crucial. Lewis ~30-35 years old. Career-defining conceptual synthesis phase.

### 2. The Fugacity Framework

⟨H≈0.8⟩ Lewis seeing isolated thermodynamic equations... like scattered puzzle pieces. Fugacity concept emerges from this fragmentation anxiety. "Escaping tendency" - beautiful metaphor bridging intensive/extensive properties. Chemical activity integration. Real gases vs ideal systems. The holistic impulse driving toward unified field theory of chemical processes...⟨/H⟩

● Fugacity = f (pressure-dimensioned escaping tendency)
◐ Designed to unify: chemical equilibrium, phase transitions, real gas behavior
○ Success rate: partial - found niche in non-ideal systems

**Critical insight**: Fugacity as bridge concept. Practical chemistry needs → theoretical rigor requirements.

### 3. Energy-Entropy Synthesis Pathway

Lewis' fundamental realization: energy alone insufficient for predicting spontaneity.

→ Free energy derivation from fugacity
→ But entropy treatment more problematic

⚠ 1901 timeline constraint: Nernst's definitive entropy work still future
∴ Lewis' entropy efforts necessarily incomplete at this phase

**Verification needed**: Did Lewis explicitly state entropy as "missing piece" in 1900-1901 papers?

### 4. Influence Trajectory Mapping

Lewis' holistic approach → three observable influences:

1. **Conceptual bridging**: Fugacity linking practical chemistry to statistical thermodynamics
2. **Integrative methodology**: Seeking unified framework rather than isolated equations  
3. **Long-term trajectory**: Failed fugacity system → successful energy/entropy emphasis

**Logical challenge**: How to trace influence when initial approach partially failed?

Answer: Conceptual DNA persists even when architectural framework changes.

### 5. Historical Verification

Cross-referencing Lewis' later works (1910s-1920s). Clear emphasis on free energy/entropy over fugacity.

● Confirmed: Lewis pivoted toward energy-entropy after fugacity limitations became apparent
◐ But underlying holistic philosophy remained constant

**Physical constraint check**: Lewis couldn't have known Nernst success coming. Honest intellectual exploration of thermodynamic landscape.

### 6. Synthesis Conclusion

Lewis' "holistic" approach = methodological imperative toward thermodynamic integration.

→ Fugacity experiment: failed unification attempt
→ Energy-entropy pivot: successful pedagogical integration  
→ Lasting influence: practical chemistry + theoretical rigor bridging

**Key insight**: The failure was instructive. Forced Lewis toward more fundamental concepts.

∴ Holistic approach's influence: methodological DNA shaping conceptual evolution even when initial synthetic attempts proved incomplete.

**Confidence assessment**: ● High for general trajectory, ◐ Medium for specific details of influence pathways.

---

**Final verification**: Does this answer the French query comprehensively? Yes. Explains approach, traces influence, shows causal mechanisms. Dense but complete.

### Answer###
L'approche holistique de Lewis s'est manifestée dès le début de sa carrière dans les années 1900 et 1901, lorsqu'il a tenté de résoudre les problèmes fondamentaux de la thermodynamique théorique de l'époque. Son objectif était de transformer les relations thermodynamiques isolées et applicables uniquement aux systèmes chimiques idéaux en un système logique unifié.

Cette approche intégrative l'a naturellement conduit à explorer le concept d'activité thermodynamique et à développer sa notion de "fugacité" - une fonction ayant les dimensions de la pression qui exprimait la tendance d'une substance à passer d'une phase chimique à une autre. Lewis croyait que la fugacité constituait le principe fondamental à partir duquel un système de relations thermodynamiques réelles pourrait être dérivé.

Concernant l'énergie libre et l'entropie, Lewis a réalisé que seule l'énergie libre et l'entropie pouvaient fournir une thermodynamique chimique exacte, la chaleur de réaction ne mesurant pas la tendance des changements chimiques à se produire. Il a donc dérivé l'énergie libre à partir de la fugacité, bien que cette tentative ne soit pas parvenue à un résultat définitif. Ses efforts pour obtenir une expression exacte de la fonction d'entropie se sont révélés infructueux en 1901, principalement en raison de l'absence de définition claire de l'entropie aux températures basses.

L'influence de cette approche holistique réside dans le fait que, malgré l'échec relatif de son système basé sur la fugacité, l'intérêt précoce de Lewis pour l'énergie libre et l'entropie s'est révélé très fructueux. Une grande partie de sa carrière ultérieure a été consacrée à rendre ces concepts utiles accessibles aux chimistes praticiens, témoignant de l'importance durable de sa vision intégrative de la thermodynamique chimique.