Définition et exemples d’énergie thermique

La plupart des gens utilisent le mot « chaleur » pour décrire quelque chose qui donne une sensation de chaleur, mais en science, les équations thermodynamiques, en particulier, la chaleur est définie comme le flux d’énergie entre deux systèmes au moyen de l’énergie cinétique. Cela peut prendre la forme d’un transfert d’énergie d’un objet chaud vers un objet plus froid. Plus simplement, l’énergie thermique, également appelée énergie thermique ou simplement chaleur, est transférée d’un endroit à un autre par des particules qui rebondissent les unes dans les autres. Toute matière contient de l’énergie thermique, et plus il y a d’énergie thermique, plus un objet ou un endroit sera chaud.

Chaleur contre température

La distinction entre la chaleur et la température est subtile mais très importante. La chaleur fait référence au transfert d’énergie entre des systèmes (ou des corps), tandis que la température est déterminée par l’énergie contenue dans un système (ou un corps) unique. En d’autres termes, la chaleur est de l’énergie, tandis que la température est une mesure de l’énergie. L’ajout de chaleur augmente la température d’un corps tandis que le retrait de chaleur la fait baisser. Les changements de température sont donc le résultat de la présence de chaleur, ou à l’inverse, du manque de chaleur.

Vous pouvez mesurer la température d’une pièce en plaçant un thermomètre dans la pièce et en mesurant la température de l’air ambiant. Vous pouvez ajouter de la chaleur à une pièce en allumant un radiateur. La température augmente au fur et à mesure que l’on ajoute de la chaleur à la pièce.

Les particules ont plus d’énergie à des températures plus élevées, et comme cette énergie est transférée d’un système à l’autre, les particules qui se déplacent rapidement entrent en collision avec celles qui se déplacent plus lentement. Au fur et à mesure de leur collision, la particule la plus rapide transfère une partie de son énergie à la particule la plus lente, et le processus se poursuit jusqu’à ce que toutes les particules fonctionnent au même rythme. C’est ce qu’on appelle l’équilibre thermique.

Unités de chaleur

L’unité SI de la chaleur est une forme d’énergie appelée joule (J). La chaleur est aussi souvent mesurée en calorie (cal), qui est définie comme « la quantité de chaleur nécessaire pour faire passer la température d’un gramme d’eau de 14,5 degrés Celsius à 15,5 degrés Celsius ». La chaleur est aussi parfois mesurée en « unités thermiques britanniques » ou Btu.

Signer des conventions pour le transfert d’énergie thermique

Dans les équations physiques, la quantité de chaleur transférée est généralement désignée par le symbole Q. Le transfert de chaleur peut être indiqué par un nombre positif ou négatif. La chaleur qui est libérée dans l’environnement s’écrit comme une quantité négative (Q < 0). When heat is absorbed from the surroundings, it is written as a positive value (Q > 0).

Moyens de transfert de la chaleur

Il existe trois modes de transfert de chaleur : la convection, la conduction et le rayonnement. De nombreuses maisons sont chauffées par le processus de convection, qui transfère l’énergie thermique par le biais de gaz ou de liquides. Dans la maison, lorsque l’air est chauffé, les particules gagnent de l’énergie thermique, ce qui leur permet de se déplacer plus rapidement et de réchauffer les particules plus froides. Comme l’air chaud est moins dense que l’air froid, il s’élève. Lorsque l’air plus frais tombe, il peut être aspiré dans nos systèmes de chauffage, ce qui permet aux particules les plus rapides de réchauffer l’air. Ce phénomène est considéré comme un flux d’air circulaire et s’appelle un courant de convection. Ces courants tournent en rond et chauffent nos maisons.

Le processus de conduction est le transfert d’énergie thermique d’un solide à un autre, en gros, deux choses qui se touchent. On peut en voir un exemple lorsque l’on cuisine sur le fourneau. Lorsque nous plaçons la casserole froide sur le brûleur chaud, l’énergie thermique est transférée du brûleur à la casserole, qui à son tour se réchauffe.

Le rayonnement est un processus dans lequel la chaleur se déplace à travers des endroits où il n’y a pas de molécules, et est en fait une forme d’énergie électromagnétique. Tout objet dont la chaleur peut être ressentie sans connexion directe est une source d’énergie rayonnante. Vous pouvez le voir dans la chaleur du soleil, dans la sensation de chaleur qui se dégage d’un feu de camp situé à plusieurs mètres de là, et même dans le fait que les pièces remplies de personnes seront naturellement plus chaudes que les pièces vides parce que le corps de chaque personne rayonne de la chaleur.

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