Initiation à la Thermodynamique
Notions de base:
- La température indique le degré d'agitation des particules (atomes ou molécules). Plus les particules d'un objet sont agitées, plus la température de cet objet est élevée. c'est la grandeur physique mesurée à l’aide d’un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du transfert thermique entre le corps humain et son environnement (agitation moléculaire voir figure)en thermodynamique, la température signifie l'énergie totale du système.
2. Echelles de Température:
a. Échelle Celsius : en 1741, un physicien suédois, Anders Celsius, invente la gamme Celsius qui comprend cent intervalles appelés « degrés Celsius » (°C). Dans cette échelle, 0 °C est la température la plus basse qui correspond au point de congélation de l'eau et 100 °C est la plus élevée et correspond au point d'ébullition de l'eau.
b. Échelle de Kelvin : à la fin du xixe siècle, un scientifique britannique, Lord Kelvin, suggère l’idée de créer une échelle où le zéro serait le point le plus bas où la température ne pourrait pas baisser davantage : le zéro absolu. Les physiciens savaient que cette température existait à −273,15 °C, ce qui, une fois atteint, ne permettait pas aux atomes de bouger. Ainsi, le « zéro » a été pris à −273,15 °C. Cette nouvelle convention a été officialisée en 1960.
c. Échelle Fahrenheit : en 1720, le scientifique allemand Gabriel Fahrenheit invente le thermomètre à mercure et l'utilise pour définir l'échelle Fahrenheit, dans laquelle 32 °F correspond à la température minimale et 212 °F au maximum.
3. La Chaleur est un transfert d'énergie thermique d'un objet à un autre lorsqu’il y a une différence de température entre les deux objets.
CHALEUR MASSIQUE - CHALEUR LATENTE: Corps de masse m, qui élève sa température de θ1 à θ2 ; la quantité de chaleur nécessaire est :
Q = m c (θ1 - θ2)
Q chaleur en J ; m masse en kg ; c, chaleur massique , en J kg-1(ºC)-1; θ1 et θ2 températures en °C.