Le chaud et le froid

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livre de thermodynamique Un extrait du livre Thermo­dynamique de l’ingénieur par Olivier Cleynen (Framabook, 2018, isbn 979­10­92674­08­8, 2nde éd.)
Chapitre 1 : Notions fondamentales
  1. Notion d’énergie
  2. L’énergie mécanique
  3. Le travail
  4. La chaleur
  5. Le chaud et le froid
  6. Un peu d’histoire : mesurer le degré de chaleur
  7. Exercices corrigés

Nous terminons ce chapitre en re-visitant quelques termes de langage courant tels que nous les comprenons en thermodynamique :

Le chaud

Pour nous, « chaud » n’est pas une propriété des corps : plutôt que « cet objet est chaud » nous dirons qu’il est à haute température. Plutôt que « cet objet s’échauffe/se refroidit » nous dirons que sa température augmente ou diminue.
Dans le langage courant, les expressions comme « il fait chaud » ou « les grandes chaleurs » font également allusion à la température.

Chauffer

Pour nous, « chauffer » c’est fournir de la chaleur. On peut « chauffer » un corps pendant que sa température chute. On peut également faire augmenter la température d’un corps sans lui apporter de chaleur (voir la figure ci-dessous).

Un compresseur à air électrique. Le compresseur à deux cylindres en V est perché sur un réservoir en métal. Deux hommes se tenant debout devant un réservoir d’oxygène liquide. Le tuyau de sortie d’oxygène est couvert de givre et laisse un léger nuage apparaître près du sol
Figure 4 :
À gauche : lorsqu’il est comprimé dans un compresseur, l’air perd de la chaleur au travers des parois et des aubes des cylindres ; et pourtant sa température augmente.
À droite : à l’inverse, lorsqu’il est détendu dans une soupape, l’oxygène liquide reçoit de la chaleur de l’atmosphère (comme le mettent en évidence la condensation et le gel de l’eau atmosphérique sur les tuyaux) ; et pourtant sa température chute.
Photo compresseur CC-by-sa Fábio Teixeira
Photo oxygène liquide domaine publicJensen Stidham / USAF

Le froid

Pour nous, la sensation de « froid » dénote une faible température. Nous ne considérerons pas « le froid » comme étant quelque chose que l’on peut fabriquer ni mesurer. Nous dirons plutôt que nous prélevons de la chaleur d’un corps (par exemple, un réfrigérateur prend de la chaleur à un aliment tiède).

Le feu

Le feu est le nom donné au dégagement de lumière (rayonnement électromagnétique) par un gaz à haute température. En thermodynamique, le « feu » n’a aucune propriété particulière. Il s’agit pour nous de la même chaleur qu’elle soit dégagée par combustion de bois, de kérosène, par frottement dans un frein, ou par une réaction nucléaire. Seule compte au final la température à laquelle elle est transmise !

Le thermomètre

Nous laissons à l’étudiant/e le loisir d’explorer le fonctionnement des thermomètres : comment peut-on savoir dans l’absolu qu’une température est haute ou basse ?
Nous nous contentons de remarquer que nous sommes nous-mêmes de très mauvais thermomètres : comme le corps humain s’efforce de se maintenir à température constante, nos sensations de « chaud » ou de « froid » sont intrinsèquement liées aux transferts de chaleur.

Même si ce vocabulaire nous place probablement au rang des scientifiques insociables relégués en bout de table, il nous équipe mieux pour affronter la suite, car au chapitre prochain, nous attaquons les systèmes fermés.

Chapitre 1 : Notions fondamentales
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