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Énergie thermique

DéfinitionClassé sous :énergie renouvelable , physique , énergie thermique
Un corps au-dessus du zéro absolu émet un rayonnement électromagnétique. C'est une perte d'énergie thermique par radiation. Ici, un ingénieur au centre Goddard vient de mettre la main dans la poche de sa blouse. Un photographe a alors déclenché l'obturateur de son appareil Qwip (Nasa), dont le capteur est sensible aux fréquences du domaine infrarouge. © Nasa

L'énergie thermique est l'énergie cinétique due aux mouvements des atomes ou molécules d'un corps. Elle peut se mesurer en joules (unité d'énergie standard), en wattheures (unité plus communément utilisée dans la pratique industrielle) ou en électrons-volts (unité de la physique). Les échanges d'énergie thermique entre deux corps sont appelés transferts thermiques.

Transferts d'énergie thermique

La chaleur est un transfert thermique. La température mesure l'énergie cinétique moyenne des atomes ou des molécules et indique la capacité d'un corps à échanger de la chaleur. Quand les atomes ou les molécules sont immobiles, la température atteint un minimum absolu, qui vaut -273,15 °C (degrés Celsius). On parle de « zéro absolu », et ce point constitue l'origine de la mesure en kelvins, notés K.

Lorsque deux corps échangent de la chaleur, leurs températures respectives évoluent et tendent à devenir égales. Quand il n'y a plus de transfert, il y a équilibre thermique. Les transferts d'énergie thermique s'effectuent selon trois modes, la conduction, la convection et la radiation :

  • la conduction est le transfert thermique par contact (par exemple deux solides l'un contre l'autre ou un solide en contact avec un fluide immobile) ;
  • la convection est le transfert thermique entre deux corps, dont l'un au moins est un fluide mobile, le vent par exemple. À cause du mouvement, l'équilibre thermique est plus difficile à obtenir. Par exemple, quand un corps chaud est exposé à un vent froid, le corps réchauffe l'air autour de lui, mais cette couche d'air réchauffé est immédiatement remplacée par de l'air froid. La convection est un procédé de transfert efficace. C'est celui des convecteurs de nos maisons, improprement appelés « radiateurs » ;
  • la radiation est l'émission d'ondes électromagnétiques (rayonnement du corps noir), dont le spectre de fréquences dépend de la température. Un corps à quelques dizaines de degrés Celsius, par exemple, émet dans l'infrarouge.