{"id":30607,"date":"2021-04-07T13:00:05","date_gmt":"2021-04-07T13:00:05","guid":{"rendered":"http:\/\/toposuranos.com\/material\/?p=30607"},"modified":"2024-12-30T19:58:21","modified_gmt":"2024-12-30T19:58:21","slug":"lidee-intuitive-de-la-chaleur-et-de-la-temperature","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/toposuranos.com\/material\/fr\/lidee-intuitive-de-la-chaleur-et-de-la-temperature\/","title":{"rendered":"L&#8217;id\u00e9e intuitive de la Chaleur et de la Temp\u00e9rature"},"content":{"rendered":"<style>\n\tp, ul, ol {\n\t\ttext-align: justify;\n\t}\n\th1, h2 {\n\t\ttext-align: center;\n\t}\n<\/style>\n<h1>L&#8217;id\u00e9e intuitive de la Chaleur et de la Temp\u00e9rature<\/h1>\n<p style=\"text-align: center\"><em>La chaleur du caf\u00e9, le froid d&#8217;un gla\u00e7on et le fonctionnement d&#8217;un r\u00e9frig\u00e9rateur partagent un concept cl\u00e9 : la chaleur et sa relation avec la temp\u00e9rature. Dans cette le\u00e7on, nous allons explorer comment la thermodynamique relie l&#8217;intuitif et le scientifique, \u00e0 travers des exp\u00e9riences pratiques et des applications quotidiennes qui vous aideront \u00e0 comprendre le flux d&#8217;\u00e9nergie thermique, les sch\u00e9mas naturels de la chaleur et comment celle-ci peut \u00eatre invers\u00e9e dans des syst\u00e8mes tels que les r\u00e9frig\u00e9rateurs. Avec des exemples clairs et des calculs pratiques, ce contenu transformera votre perception de la chaleur et son impact sur notre vie quotidienne.<\/em><\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><strong>Objectifs d&#8217;apprentissage :<\/strong><br \/>\n\u00c0 la fin de cette le\u00e7on, les \u00e9tudiants seront capables de :\n<\/p>\n<ol>\n<li><strong>Comprendre<\/strong> la notion thermodynamique de la chaleur comme \u00ab\u00e9nergie thermique en transit\u00bb.<\/li>\n<li><strong>Identifier<\/strong> la direction naturelle du flux de chaleur d&#8217;un corps chaud vers un corps froid.<\/li>\n<li><strong>Analyser<\/strong> comment le flux de chaleur peut \u00eatre invers\u00e9 dans certaines conditions, comme dans un r\u00e9frig\u00e9rateur.<\/li>\n<li><strong>Exp\u00e9rimenter<\/strong> des ph\u00e9nom\u00e8nes intuitifs li\u00e9s \u00e0 la chaleur et \u00e0 la temp\u00e9rature, tels que l&#8217;exp\u00e9rience des trois seaux d&#8217;eau.<\/li>\n<li><strong>Distinguer<\/strong> la diff\u00e9rence de perception thermique entre des mat\u00e9riaux ayant des conductivit\u00e9s diff\u00e9rentes, comme le m\u00e9tal et le bois.<\/li>\n<li><strong>Appliquer<\/strong> des concepts de thermodynamique pour calculer l&#8217;\u00e9nergie transform\u00e9e en chaleur dans des situations pratiques.<\/li>\n<\/ol>\n<p style=\"text-align: center;\"><strong><u>TABLE DES MATI\u00c8RES :<\/u><\/strong><br \/>\n<a href=\"#1\"><strong>Exp\u00e9riences pour comprendre la notion de chaleur<\/strong><br \/>\n<a href=\"#1\">L&#8217;exp\u00e9rience des trois seaux d&#8217;eau<\/a><br \/>\n<a href=\"#2\">Contact avec le bois et le m\u00e9tal<\/a><br \/>\n<a href=\"#3\"><strong>La notion thermodynamique de la chaleur<\/strong><\/a><br \/>\n<a href=\"#4\">En thermodynamique, il existe une \u00abdirection naturelle\u00bb pour le flux de chaleur<\/a><br \/>\n<a href=\"#5\">En thermodynamique, la chaleur est une grandeur en transit<\/a>\n<\/p>\n<p><center><br \/>\n<iframe class=\"lazyload\" width=\"560\" height=\"315\" data-src=\"https:\/\/www.youtube.com\/embed\/5eH0BxL9Phc\" title=\"YouTube video player\" frameborder=\"0\" allow=\"accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture\" allowfullscreen=\"allowfullscreen\"><\/iframe><\/center><\/p>\n<p>Pour comprendre la notion <a href=\"http:\/\/toposuranos.com\/material\/category\/ciencias\/fisica\/termodinamica\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">thermodynamique<\/a> de la chaleur, il est utile de commencer par une approche intuitive avant de passer \u00e0 une d\u00e9finition plus formelle. Lorsque nous tenons une tasse de caf\u00e9 ou nous lavons le visage le matin, nous ressentons une sensation que nous associons au froid ou \u00e0 la chaleur. Mais que signifie cette sensation thermique ? En r\u00e9alit\u00e9, elle ne se r\u00e9sume pas \u00e0 une simple mesure de temp\u00e9rature, mais r\u00e9sulte d&#8217;une combinaison de donn\u00e9es simultan\u00e9es.<\/p>\n<p><a name=\"1\"><\/a><\/p>\n<h2>Exp\u00e9riences pour comprendre la notion de chaleur<\/h2>\n<p><a name=\"2\"><\/a><\/p>\n<h3>L&#8217;exp\u00e9rience des trois seaux d&#8217;eau<\/h3>\n<p><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=5eH0BxL9Phc&amp;t=126s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>Prenez trois seaux, un rempli d&#8217;eau froide, un autre d&#8217;eau chaude<\/strong><\/a>, et un troisi\u00e8me contenant un m\u00e9lange \u00e0 parts \u00e9gales des deux premiers. Ce dernier seau aura une temp\u00e9rature interm\u00e9diaire par rapport aux deux premiers, et l&#8217;eau y sera ti\u00e8de. Placez une main dans le seau d&#8217;eau chaude et l&#8217;autre dans celui d&#8217;eau froide. Attendez quelques secondes, puis placez les deux mains dans le seau d&#8217;eau ti\u00e8de. La main qui \u00e9tait dans l&#8217;eau chaude ressentira du froid, et celle qui \u00e9tait dans l&#8217;eau froide ressentira de la chaleur.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-pNGnAqtyOZU\/YGu2cEBoAxI\/AAAAAAAAE1g\/rtSbk5OVTPwc1ZgNb-aYiv_AFuH9aHi9wCLcBGAsYHQ\/s0\/tresbaldes.PNG\" alt=\"perception thermique, exp\u00e9rience des trois seaux\" class=\"aligncenter lazyload\" width=\"347\" height=\"299\" \/><noscript><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-pNGnAqtyOZU\/YGu2cEBoAxI\/AAAAAAAAE1g\/rtSbk5OVTPwc1ZgNb-aYiv_AFuH9aHi9wCLcBGAsYHQ\/s0\/tresbaldes.PNG\" alt=\"perception thermique, exp\u00e9rience des trois seaux\" class=\"aligncenter lazyload\" width=\"347\" height=\"299\" \/><\/noscript><\/p>\n<p>Pourquoi cela se produit-il ? La perception thermique de notre peau ne se limite pas \u00e0 une mesure de temp\u00e9rature, mais inclut aussi des diff\u00e9rences de temp\u00e9ratures (par rapport \u00e0 notre propre temp\u00e9rature). Nous ressentons de la chaleur pour tout ce qui a une temp\u00e9rature sup\u00e9rieure \u00e0 la n\u00f4tre, et du froid pour tout ce qui a une temp\u00e9rature inf\u00e9rieure.<\/p>\n<p><a name=\"3\"><\/a><\/p>\n<h3>Contact avec le bois et le m\u00e9tal<\/h3>\n<p><a href=\"https:\/\/www.youtube.com\/watch?v=5eH0BxL9Phc&amp;t=263s\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><strong>L&#8217;exp\u00e9rience pr\u00e9c\u00e9dente peut \u00eatre r\u00e9p\u00e9t\u00e9e avec une variante :<\/strong><\/a> placez une cuill\u00e8re en m\u00e9tal et une en bois dans le seau d&#8217;eau chaude pendant quelques minutes, puis retirez-les et touchez-les. Vous remarquerez que la cuill\u00e8re en m\u00e9tal semble beaucoup plus chaude que celle en bois. Pourquoi ? Les deux sont \u00e0 la m\u00eame temp\u00e9rature, mais le m\u00e9tal est un meilleur conducteur de chaleur que le bois, ce qui le rend \u00abplus chaud\u00bb au toucher.<\/p>\n<p><a name=\"4\"><\/a><\/p>\n<h2>La notion thermodynamique de la chaleur<\/h2>\n<p>En physique, lorsque nous parlons de chaleur, nous faisons r\u00e9f\u00e9rence \u00e0 <strong>\u00abl&#8217;\u00e9nergie thermique en transit\u00bb.<\/strong> Bien s\u00fbr, pour que cela soit accept\u00e9 comme d\u00e9finition, il faut d&#8217;abord clarifier ce qu&#8217;est \u00abl&#8217;\u00e9nergie thermique\u00bb, mais nous y reviendrons plus tard. Pour l&#8217;instant, nous comprendrons intuitivement l&#8217;\u00e9nergie thermique comme une forme d&#8217;\u00e9nergie proportionnelle \u00e0 la temp\u00e9rature. Et qu&#8217;est-ce que la temp\u00e9rature ? Nous aborderons \u00e9galement cela plus tard. Pour le moment, concentrons-nous sur le fait que la chaleur est un certain flux d&#8217;\u00e9nergie qui satisfait certaines propri\u00e9t\u00e9s :<\/p>\n<p><a name=\"5\"><\/a><\/p>\n<h3>En thermodynamique, il existe une \u00abdirection naturelle\u00bb pour le flux de chaleur<\/h3>\n<p>Les exp\u00e9riences montrent que la chaleur se transf\u00e8re spontan\u00e9ment d&#8217;un corps chaud \u00e0 un corps plus froid lorsqu&#8217;ils sont en contact, et jamais dans le sens inverse. <img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-2cnJfH2CmQE\/YGvMP9X4LRI\/AAAAAAAAE1w\/fD-TjYeDVU8w-LaL7tV42po4exOXMkWPgCLcBGAsYHQ\/s0\/flujo%2Bde%2Bcalor.PNG\" alt=\"flux naturel de chaleur\" class=\"aligncenter lazyload\" title=\"Thermodynamique, flux naturel de chaleur\" width=\"415\" height=\"175\" \/><noscript><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-2cnJfH2CmQE\/YGvMP9X4LRI\/AAAAAAAAE1w\/fD-TjYeDVU8w-LaL7tV42po4exOXMkWPgCLcBGAsYHQ\/s0\/flujo%2Bde%2Bcalor.PNG\" alt=\"flux naturel de chaleur\" class=\"aligncenter lazyload\" title=\"Thermodynamique, flux naturel de chaleur\" width=\"415\" height=\"175\" \/><\/noscript>Cependant, dans certaines conditions, le flux de chaleur peut \u00eatre invers\u00e9, comme dans les r\u00e9frig\u00e9rateurs ; bien s\u00fbr, cela a un co\u00fbt : il est n\u00e9cessaire de fournir de l&#8217;\u00e9nergie au r\u00e9frig\u00e9rateur pour obtenir cet effet. Cet exemple montre qu&#8217;il est possible d&#8217;inverser le \u00abflux naturel de chaleur\u00bb, mais seulement si un prix \u00e9nerg\u00e9tique est pay\u00e9.<\/p>\n<p><img decoding=\"async\" src=\"data:image\/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP\/\/\/yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7\" data-src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-BxNquv1sQOU\/YGvNR5C35lI\/AAAAAAAAE14\/oVXwk3GnrT4Ea-N4cX-WYznE9fPx-7S0wCLcBGAsYHQ\/s0\/flujo%2Bde%2Bcalor%2Bmaquina%2Bfrigorifica%2B.PNG\" alt=\"flux invers\u00e9 de chaleur, consommation d'\u00e9nergie\" class=\"aligncenter lazyload\" title=\"Thermodynamique, consommation d'\u00e9nergie pour rediriger le flux naturel de chaleur\" width=\"448\" height=\"335\" \/><noscript><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/1.bp.blogspot.com\/-BxNquv1sQOU\/YGvNR5C35lI\/AAAAAAAAE14\/oVXwk3GnrT4Ea-N4cX-WYznE9fPx-7S0wCLcBGAsYHQ\/s0\/flujo%2Bde%2Bcalor%2Bmaquina%2Bfrigorifica%2B.PNG\" alt=\"flux invers\u00e9 de chaleur, consommation d'\u00e9nergie\" class=\"aligncenter lazyload\" title=\"Thermodynamique, consommation d'\u00e9nergie pour rediriger le flux naturel de chaleur\" width=\"448\" height=\"335\" \/><\/noscript><\/p>\n<p><a name=\"6\"><\/a><\/p>\n<h3>En thermodynamique, la chaleur est une grandeur en transit<\/h3>\n<p>L&#8217;expression \u00aben transit\u00bb, utilis\u00e9e pour d\u00e9finir la chaleur, est importante. Bien que nous puissions \u00abajouter\u00bb de la chaleur \u00e0 un objet donn\u00e9, nous ne pouvons pas dire qu&#8217;un objet \u00abposs\u00e8de de la chaleur\u00bb, comme nous dirions qu&#8217;un r\u00e9cipient contient une certaine quantit\u00e9 d&#8217;eau ou qu&#8217;une batterie stocke une certaine quantit\u00e9 d&#8217;\u00e9nergie \u00e9lectrique. Il n&#8217;existe pas de \u00abcompteur\u00bb permettant de mesurer \u00abcombien de chaleur un objet poss\u00e8de\u00bb, car la chaleur n&#8217;a de sens que lorsqu&#8217;elle est \u00aben transit\u00bb. Une situation similaire se produit avec le travail. Nous pouvons effectuer un travail sur un objet, modifiant ainsi son \u00e9tat d&#8217;une certaine mani\u00e8re, mais nous ne pouvons pas dire que nous avons stock\u00e9 le travail dans le syst\u00e8me. Au lieu de cela, nous disons que, pendant qu&#8217;un certain travail \u00e9tait effectu\u00e9, l&#8217;\u00e9tat du syst\u00e8me a chang\u00e9, et il en va de m\u00eame pour la chaleur.<\/p>\n<h4>Exemple<\/h4>\n<p>Une bouilloire \u00e9lectrique de 1[kW] a \u00e9t\u00e9 allum\u00e9e pendant 5 minutes. Quelle quantit\u00e9 d&#8217;\u00e9nergie a \u00e9t\u00e9 transform\u00e9e en chaleur ?<\/p>\n<p>L&#8217;\u00e9nergie transform\u00e9e en chaleur sera :<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><span dir=\"ltr\"><span class=\"katex-eq\" data-katex-display=\"false\">E=1[kW] \\cdot 5[min]= 1000 \\left[\\dfrac{J}{s}\\right] \\cdot 5 \\left[60 [s] \\right] = 30.000[J] <\/span><\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>L&#8217;id\u00e9e intuitive de la Chaleur et de la Temp\u00e9rature La chaleur du caf\u00e9, le froid d&#8217;un gla\u00e7on et le fonctionnement d&#8217;un r\u00e9frig\u00e9rateur partagent un concept cl\u00e9 : la chaleur et sa relation avec la temp\u00e9rature. 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