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Thermodynamique.
Transformation de l'énergie

Énergie thermique I de combustion.
Effets de la thermodynamique

Entropie

Qu'est-ce que la température ?

La température est la grandeur thermodynamique qui montre l' énergie thermique d'un corps par rapport à celle d'un autre. Cette propriété thermodynamique ne décrit qu'un état macroscopique.

Qu'est-ce que la température ?

Cette propriété est liée à la sensation physiologique du froid et de la chaleur. Cette sensation est générée lors d'un échange d' énergie thermique entre le corps humain et d'autres corps ou, tout simplement, l'environnement qui l'entoure. Cependant, il faut considérer que dans la perception humaine il y a le concept de sensation thermique qui altère cette perception en raison d'autres facteurs externes.

D'un point de vue physique, la température d'une substance peut être définie, selon la théorie moléculaire, comme la mesure de l' énergie cinétique moyenne des molécules qui la composent. D'autre part, la température peut être définie selon la mécanique statistique, comme la dérivée de l'énergie par rapport à l'entropie à volume constant.

De magnitude macroscopique, elle a un caractère exclusivement statistique. Cela signifie qu'il n'est pas logique de parler de la température d'une molécule ou d'un atome isolé, mais d'un ensemble.

Quelles sont les échelles de mesure de la température ?

Les trois échelles les plus courantes sont:

Théoriquement, la température pourrait être mesurée à l'aide d'unités d'énergie puisque, puisque l'entropie n'a pas de dimensions, selon la définition de la mécanique statistique. Traditionnellement, cependant, des échelles de température ont été créées en parallèle avec les unités d'énergie. La constante de Boltzmann est le facteur qui permet de passer d'un système d'unités d'énergie à la température.

Échelle Celsius et échelle Kelvin

    L'échelle Celsius est l'échelle la plus utilisée pour exprimer la température. Presque tout le monde utilise l'échelle Celsius (° C) pour mesurer la plupart des mesures. La variation de température d'un degré au suivant sur une échelle Celsius est la même variation que sur une échelle Kelvin.

    La différence entre les échelles Celsius et Kelvin réside dans la fixation de leur point nul:

    • Sur l'échelle Celsius, 0 ° C correspond au point de congélation de l'eau.
    • Sur l'échelle Kelvin, 0 degré correspond à la température minimale qu'un corps pourrait théoriquement atteindre. Plus froid que 0 Kelvin est impossible.

    Pour convertir une amplitude d'échelle Celsius en échelle kelvin, ajoutez 273,15 kelvins. Autrement dit, le point de congélation de l'eau sur l'échelle Kelvin est de 273,15 k.

    Les intervalles de l'échelle Kelvin sont mesurés en degrés Kelvin, mais étaient auparavant appelés degrés Kelvin.

    Échelle Fahrenheit

    Cependant, il y a quelques pays, notamment les États-Unis, où l' échelle Fahrenheit est encore utilisée dans la vie quotidienne. Il s'agit d'une échelle historique dans laquelle le point de congélation de l'eau est de 32 ° F et la température d'ébullition de l'eau est de 212 ° F.

    Quelles sont les unités de température dans le système international des nations ?

    L'unité de mesure de la température dans le Système international d'unités (SI) est le kelvin. Le kelvin est donc l'unité utilisée par les scientifiques. Il est fréquent de le voir référencé comme un degré Kelvin.

    Dans les domaines scientifiques, le Système international d'unités (SI) définit une échelle et une unité de température thermodynamique basées sur le point triple de l'eau. Le point triple est celui dans lequel l'état solide, l'état liquide et l'état gazeux d'une substance coexistent en équilibre. Elle est définie avec une température et une pression de vapeur. Le point triple de l'eau est un deuxième point de référence facilement reproductible.

    Pour des raisons historiques, le point triple de l'eau a été fixé à 273,16 unités de l'intervalle de mesure. Cet intervalle est appelé kelvin (minuscule) représenté par le symbole K (majuscule) en l'honneur du physicien écossais William Thomson (Lord Kelvin) qui a défini la première l'échelle. Auparavant, il était appelé degré Kelvin.

    Quelle est la relation entre la température et la thermodynamique ?

    Qu'est-ce que la température ?L'une des principales propriétés étudiées dans le domaine de la thermodynamique est la température. En thermodynamique, les différences de température entre les différentes régions de la matière sont particulièrement importantes. Ce sont ces différences qui permettent le mouvement de la chaleur d'une région à l'autre. La chaleur c'est que c'est le transfert d' énergie thermique.

    Spontanément, la chaleur ne s'écoule que des régions où la température est la plus élevée dans les régions où la valeur est plus basse. Comme indiqué dans la deuxième loi de la thermodynamique dans la déclaration de Clausius. Donc, si la chaleur n'est pas transférée entre deux objets, c'est parce que les deux objets ont la même température.

    Selon l'approche thermodynamique classique, la température d'un objet varie proportionnellement à la vitesse des particules qu'il contient. Elle ne dépend pas du nombre de particules (de la masse) mais de leur vitesse moyenne: plus la température est élevée, plus la vitesse moyenne est élevée. Par conséquent, la température est directement liée à l' énergie cinétique moyenne des particules qui se déplacent par rapport au centre de masse de l'objet.

    La température est une variable intensive, car elle est indépendante de la quantité de particules contenues à l'intérieur d'un objet, qu'il s'agisse d'atomes, de molécules ou d'électrons. C'est une propriété qui ne dépend pas de la quantité de substance ou du type de matériau.

    La température est-elle la même que l' énergie thermique ?

    Les molécules de toutes les substances matérielles (solides, liquides et gaz) sont toujours dans un état continu de vibration ou d'agitation, en raison des multiples interactions qu'elles subissent dans le corps.

    En conséquence de cette agitation aléatoire, les atomes et les molécules de matière ont une certaine énergie interne, car ils ont une énergie cinétique sous forme de mouvement et également une énergie potentielle due aux forces exercées entre les particules.

    L'énergie interne est également connue comme l' énergie thermique des corps.

    D'un autre côté, la température est la grandeur qui permet d'enregistrer la valeur moyenne de l'énergie thermique d'un corps.

    Comment mesure-t-on la température? 

    Les thermomètres sont l'outil de mesure quantitative de la température, qui peut être calibré par rapport à différentes échelles de mesure (échelle Celsius, échelle Kelvin ou échelle Fahrenheit).

    Pour déterminer la température d'un système, celui-ci doit être en équilibre thermodynamique. La température ne peut varier en fonction de la position que si, pour chaque point, il y a une petite zone autour d'elle qui peut être traitée comme un système thermodynamique équilibré. En thermodynamique statistique, au lieu de particules, nous parlons de degrés de liberté.

    Dans le domaine de la thermodynamique, un système est dit en état d'équilibre thermodynamique s'il n'est pas en mesure de subir spontanément un changement d'état ou un processus thermodynamique lorsqu'il est soumis à certaines conditions aux limites.

    Actuellement, il existe plusieurs façons de mesurer la température. Différents systèmes dépendent généralement de l'application ou de la nécessité de mesurer des températures très élevées ou très basses. Cependant, l'outil le plus connu et le plus utilisé est le thermomètre.

    Les variations de l'état thermique d'un corps provoquent des changements dans certaines propriétés macroscopiques (dilatation, évolution de la résistance électrique, création de forces électromotrices, changements de pression ou de volume dans un gaz, etc.). Par conséquent, les variations de ces propriétés permettent de les utiliser pour la construction d'instruments qui détectent les variations de température.

    Qu'est-ce que signifie en équilibre thermique ?

    Dans une approche plus fondamentale, la définition empirique de la température est dérivée des conditions d'équilibre thermique, qui sont exprimées au principe zéro de la thermodynamique.

    Lorsque deux systèmes sont en équilibre thermique, ils ont la même température. L'extension de ce principe en tant que relation d'équivalence entre différents systèmes justifie fondamentalement l'utilisation du thermomètre et établit les principes de sa construction pour sa mesure.

    Bien que la loi zéro de la thermodynamique permette la définition empirique de nombreuses échelles de température, la deuxième loi de la thermodynamique choisit une définition unique comme préférée: la température absolue, connue sous le nom de température thermodynamique.

    Cette fonction correspond à la variation de l'énergie interne par rapport aux changements d'entropie d'un système. Son origine naturelle, intrinsèque ou nulle est le zéro absolu, où l'entropie de tout système est minimale. Bien qu'il s'agisse de la température minimale absolue décrite par le modèle, la troisième loi de la thermodynamique postule que le zéro absolu ne peut être atteint par aucun système physique.

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    Dernier examen: 17 mars 2020