La l'énérgie thermique ou l'énergie thermique d'un corps est l'énergie interne associée à sa température, elle se manifeste donc sous forme de chaleur. L'expérience de l'énergie thermique est très simple: il suffit de se frotter les mains pour ressentir la chaleur causée par le frottement.
L'origine de l'énergie thermique réside, d'une part, dans le mouvement constant des particules au niveau moléculaire, ce qui leur donne l'énergie cinétique, qui est l'énergie associée au mouvement.
En revanche, les particules ont une propriété appelée charge électrique, selon laquelle elles interagissent en fonction de leurs positions relatives. Cette contribution à l'énergie thermique du corps est l'énergie potentielle.
Il faut souligner que l'énergie thermique n'est pas une nouvelle forme d'énergie, mais la manière de se référer à la somme des énergies cinétique et potentielle d'un très grand système de particules. La mesure de cette énergie est la température, par conséquent, plus la température de quelque chose est élevée, plus il a d'énergie thermique ou thermique..
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L'énergie thermique d'un système est caractérisée par:
-Avoir les mêmes unités que le travail et toute autre forme d'énergie.
-Transférer facilement d'un matériau à un autre en utilisant certains mécanismes fondamentaux décrits ci-dessous.
-Être varié de deux manières: la première en échangeant de l'énergie avec l'environnement, qui dans ce cas parle de transfert de chaleur, et l'autre en effectuant des travaux sur le système qui ajoute ou soustrait de l'énergie.
L'unité d'énergie thermique dans le système international est le joule, abrégé J, en l'honneur du physicien anglais James Prescott Joule. Cependant, en ce qui concerne l'énergie thermique, une unité couramment utilisée est le calorie.
En termes de joule, une calorie thermochimique équivaut à 4,1840 J et une kilocalorie représente 1000 calories..
L'énergie thermique est proportionnelle à la température corporelle. Oui ETc est l'énergie cinétique et T température, la constante de proportionnalité est kB ou constante de Boltzmann, l'énergie cinétique moyenne de la particule pour chaque degré de liberté est donnée par l'équation suivante:
ETc = ½ kB∙ T
Par exemple, une molécule de gaz monoatomique, telle que l'hélium ou l'argon, peut se déplacer n'importe où dans une pièce, elle a donc 3 degrés de liberté et son énergie cinétique de translation est égale à 3 fois l'équation ci-dessus:
ETc = 3/2 ∙ kB∙ T
En unités du système international, la constante de Boltzmann est égale à 1,380649 × 10−23 J / K.
En supposant que les molécules de gaz interagissent très peu entre elles (gaz parfait) et qu'elles n'ont qu'un mouvement de translation, l'énergie interne U est entièrement égale à l'énergie cinétique ETc.
Lorsque d'autres contributions sont prises en compte, comme le mouvement de rotation par exemple, E = ½ k ∙ T est ajouté pour chaque possibilité de mouvement.
Lorsque deux corps de températures différentes sont mis en contact, l'énergie circule spontanément du plus chaud vers le plus froid, jusqu'à ce que l'équilibre thermique soit atteint et que les températures s'égalisent..
Une fois en équilibre thermique avec son environnement, un corps absorbe autant d'énergie thermique qu'il en émet.
Souvent, ces changements produisent des transformations. Par exemple, lorsqu'elles sont chauffées, la plupart des substances se dilatent et lorsqu'elles sont refroidies, elles se contractent. Des changements d'état peuvent également avoir lieu, comme passer du solide au liquide ou subir des transformations chimiques.
L'obtention d'énergie thermique est possible de différentes manières. Pour la Terre, la source principale est le Soleil, mais la Terre elle-même génère de la chaleur par elle-même grâce à la désintégration radioactive de certains éléments instables.
Les réactions chimiques et l'électricité génèrent également de l'énergie thermique qui peut être exploitée.
Au cœur de la plupart des étoiles, l'hydrogène, l'élément le plus simple et le plus abondant de l'univers, fusionne pour produire de l'hélium, l'élément suivant le plus complexe après l'hydrogène. Ce processus de fusion nucléaire, qui se produit en continu à l'intérieur du Soleil, libère de grandes quantités d'énergie qui atteignent la Terre sous forme de lumière et de chaleur..
La combustion est une réaction chimique qui dégage rapidement de la chaleur. Il est toujours produit en présence d'oxygène et nécessite un matériau combustible, tel que le bois, le charbon ou l'essence. En eux, il y a un échange d'électrons dans lequel l'oxygène les prend du carburant, libérant de la lumière et de la chaleur dans le processus..
Dans l'exemple du début, se frotter les mains par temps froid vous procure une sensation de chaleur réconfortante. Ce faisant, le frottement cinétique augmente l'énergie des particules à la surface de la peau et augmente ainsi l'énergie thermique..
La même chose se produit lorsque l'on pousse un livre sur une table et en général chaque fois qu'il y a un mouvement relatif des surfaces en contact. Au niveau microscopique, les particules sur les deux surfaces subissent une augmentation de leur énergie cinétique, qui se traduit par une élévation de température, qui peut être perçue simplement en touchant les surfaces..
Les matériaux sont chauffés par le passage du courant électrique, par conséquent, les câbles des appareils électriques, lorsqu'ils sont connectés à la prise, se sentent chauds lorsqu'ils touchent le revêtement en plastique. Cet échauffement s'appelle effet joule.
À l'intérieur de la Terre, il y a des éléments instables qui se désintègrent naturellement, c'est-à-dire qu'ils expulsent les particules de leurs noyaux pour se transformer en d'autres éléments plus stables. Ce processus s'accompagne de l'émission d'énergie thermique, qui chauffe l'intérieur de la planète..
Il existe trois mécanismes fondamentaux pour transférer l'énergie thermique, c'est-à-dire transférer la chaleur d'un corps à un autre: la conduction, la convection et le rayonnement.
Elle se produit de préférence dans des matériaux solides, dont les particules se heurtent les unes aux autres, sans qu'elles se déplacent sensiblement à l'intérieur du matériau. Les métaux sont de bons conducteurs de chaleur grâce aux électrons libres dont ils disposent.
Grâce à ce processus, la chaleur est transportée avec des parties de la pâte, qui est généralement un fluide, par exemple un liquide. Lorsque l'eau est bouillie dans une casserole, la masse qui se trouve au fond, près de la flamme, se réchauffe et se dilate, donc sa densité diminue et le fluide monte. Alors les portions les plus froides coulent pour se réchauffer à leur tour.
Contrairement à la conduction et à la convection, le rayonnement n'a pas besoin du milieu matériel pour se propager, car il le fait par ondes électromagnétiques. De cette façon, l'énergie thermique du Soleil atteint la Terre à travers un espace vide..
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