CHALEUR ET TEMPÉRATURE


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La chaleur dégagée par un corps correspond à l'énergie cinétique de ses atomes et de ses molécules en mouvement. C'est ce qu'on appelle le mouvement brownien.  Plus les atomes sont agités et plus la température est élevée.  La température est une mesure de l'énergie cinétique moyenne des atomes.

Dans un gaz les particules ont un mouvement chaotique. Lorsque qu'on fournit de l'energie
au gaz sous forme de chaleur, la vitesse moyenne des particules augmente et la temperature augmente.
Un thermometre mesure l'energie cinetique moyenne des particules. CAD:  plus la vitesse des particules
augmente et plus la temperature du gaz ou du solide ou du liquide augmente aussi.
En fait, La temperature augmente comme la vitesse au carre des particules.
Si la vitesse augmente de 3 unites, l'energie augmente elle de 9 unites.
Si la vitesse augmente de 5 unites, l'energie augmente elle de 25 unites.



Le thermometre gradue en Celcius integre une colonne de mercure (plus rare aujourd'hui) ou d'alcool
qui se dilate sous l'action de la chaleur. (les molecules dans le liquide s'agitent plus et donc occupent un plus grand volume).
Le liquide se contracte quand la temperature diminue. Dans ce cas, les molecules du liquide vont moins vite et donc occupent un plus petit volume.
Le volume occupe par le liquide est un petit cylindre en verre. La hauteur du liquide varie en fonction de la temperature. 



A droite le thermometre est gradue en Celcius. L'eau bout a 100 C et l'eau gele
0 C. A gauche l'echelle est en Fahrenheit (E.U.). L'eau bout a 212 F et gele
a 32F. Chauffee, l'eau peut devenir un gaz. Elle utilise alors l'energie fournie
sous forme de chaleur pour changer d'etat. Les molecules se dissocient 
et s'eloignent les unes des autres et bougent dans tous les sens.
Ce changement d'etat s'appelle vaporisation. Un gaz qui perd de l'energie
(la temperature diminue) peut changer d'etat et l'eau redevient liquide/
C'est la liquiefaction. De l'eau liquide qui se solidifie devient de la glace.
Elle perd de l'energie. Ce changement d'etat s'appelle la solidification /
De la glace chauffee peut recevoir suffisamment d'energie pour passer
a nouveau a l'etat liquide. Ce changement d'etat s'appelle la fusion .

















Le dessin  illustre les changements d'etat de 1g  d'eau/ Les chiffres representent les echanges d'energie exprimes en joules. Par exemple. Il faut fournir 2260 J 1g l'eau pour
l'evaporer.







Quelques temperatures:

Noyau du Soleil = 14 millions C
Foudre = 29 727 C
Surface du Soleil = 5 800C
Noyau de la Terre = 4 000 K
inflammation du bois = 250 C
Vaporisastion de l'eau = 100 C
Plus haute temperature sur Terre = 58 C
corps humain = 37C
solidification de l'eau = 0C
plus basse temperature sur Terre = -89C
Pluton = -230C
zero absolu = -273.15C. A cette temperature les atomes ne bougent plus.
Il n'est, theoriquement , pas possible de descendre en dessous.


Les materiaux se dilatent et se contractent.

Si tu apporteS de l'energie a un solide, sans atteindre sa temperature de liquefaction, le solide
tend a se dilater. Les molecules, qui sont toujours en mouvement, s'eloignent les unes des autres
car elles  bougent plus. (leur vitesse augmente). Le volume des materiaux augmente.
Si la temperature diminue, le solide perd de l'energie et tend a se contracter.
Son volume diminue.  Quand les ingenieurs construisent des ponts, ils prennent soin de laisser
des espaces (joints de dilatation) entre les plaques du pont. Elles ont de l'espace pour se dilater
par temps chand ou se contracter par temps froid.






Voila une experience souvent utilisee pour demontrer la dilatation des metaux
en presence d'une source de chaleur. A temperature normal (20C) la sphere ne
peut pas passer a travers l'anneau. On chauffe l'anneau. Il se dilate. L'ouverture
s'agrandit et la sphere peut passer.




















Certains metaux se dilatent plus facilement que d'autres.
Sur la photo une lame est constituee de 2 differents metaux.
Le metal sur la face du dessous se contracte plus que celui
de la face du dessus. On peut utiliser ce principe pour les
bouilloires electriques. Quand l'eau atteint 100C une lame
qui ferme le circuit electrique se contracte et le circuit s'ouvre.
Le circuit est ouvert, l'eau ne chauffe plus.







Deplacement de la chaleur

La chaleur se deplace des zones plus chaudes vers les zone plus foides. Un metal semble froid car l'energie thermique (chaleur)
circule de notre corps (37C) vers le metal (environ 20C). Ce deplacement correspond a une perte energie et nous donne
l'impression que le metal est froid.Dans une piscine froide nous perdons aussi de l'energie et on se met a grelotter pour
compenser cette perte d'energie. C'est une reaction du corps qui essaie de s'opposer a cette perte.
La chaleur est donc une forme d'energie ou energie thermique.

La chaleur se deplace d'une  zone chaude (le centre de la Terre) vers une zone plus froide
(la surface de la Terre). Ce phenomene est appelee conduction. Dans ce cas la matiere ne se deplace pas.
La Terre peut ainsi evacuer, petit a petit, la chaleur emmagasiner lors de sa formation.
Elle evacue aussi la chaleur interne par un autre moyen. A l'interieur du manteau  des roches tres chaudes se deplacent
 tres lentement vers le haut. Cela s'appelle convection. De la meme facon quand on fait chauffer de l'eau,
l'eau chaude du fond de la casserole s'eleve vers la surface avant de redescendre en mouvements circulaires.






Enfin, l'energie du Soleil atteint la Terre et la rechauffe et permet la vie. Cette chaleur ne se deplace pas par
convection ou conduction. DAns ce cas, l'energie est transportee par des ondes (electromagnetiques) , la lumiere.
On parle de radiation (solaire si la source est le soleil)  pour ce mode de transport. La lumiere est fait d'ondes
qui transportent de l'energie thermique.
La lumiere peut se deplacer dans le vide. clique ici pour en savoir plus . explications tres claires (en anglais)
clique ici pour jouer . convection? radiation ou conduction ?































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