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En physique le terme « chaleur » a une autre signification que dans la vie de tous les jours.

La chaleur est une forme d'énergie, à savoir l'énergie de mouvement des petites particules (les molécules, les atomes) qui composent un corps. Plus les petites particules se déplacent rapidement, plus le corps est chaud.

Exemple

Il faut s’imaginer un morceau de glace comme une multitude de petites molécules d'eau oscillant (effectuant un mouvement de va-et-vient) faiblement autour de positions fixes. Si on réchauffe cette glace, les oscillations deviennent plus intenses. A un moment donné, les molécules vont bouger si fortement qu'elles vont quitter leur position fixe et se déplacer partout : la glace fond et devient liquide (eau). Si on continue à chauffer, le mouvement des molécules va devenir encore plus important jusqu'à ce qu'elles sortent complètement de l'eau liquide et vont se mélanger à l'air sous forme de vapeur d'eau (= gaz invisible). L'eau bout.

Le froid

Le froid n'est donc rien d'autre que l'absence de chaleur. Si on veut refroidir un verre de coca, il faut retirer de la chaleur au coca. Par exemple en y ajoutant un morceau de glace froide. La glace va prendre la chaleur (c'est pour cette raison qu'elle fond) que le coca perd.

Jusqu'à quelle température un corps peut-il se refroidir ?

Un corps ne peut donc pas se refroidir indéfiniment. La température la plus basse possible est atteinte lorsque les molécules ne bougent plus du tout. Cette température est appelée zéro absolu. Elle vaut -273,15 degrés Celsuis = 0 Kelvin.

Il existe différentes unités de mesure pour repérer les températures: le degré Celsuis, le degré Fahrenheit, le Kelvin

Degré Celsius (°C)

Actuellement, dans la majorité des pays, on mesure la température en degrés Celsius. Anders Celsius (1701-1744) était un astronome, physicien et mathématicien suédois. L'échelle de Celsius se réfère au point fixe où l'eau gèle (0°C) et au point fixe où l'eau bout (100°C), et ce, à pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer. Il a déterminé les points fixes avec précision, car il a également déterminé les conditions de mesure, dans ce cas la pression atmosphérique.

La pression atmosphérique joue en effet un rôle important, par ex., si la pression atmosphérique est plus basse qu'au niveau de mer, alors l'eau bout déjà à une température inférieure à 100°C ; c’est par exemple le cas en haute montagne.

Degré Fahrenheit (°F) 

Le degré Fahrenheit est la plus ancienne unité de mesure encore utilisée aujourd'hui. Gabriel Fahrenheit (1686-1736) était un physicien allemand, inventeur d'instruments de mesure. L'échelle de Gabriel Fahrenheit se réfère au point fixe de la température de l'hiver 1708/1709 la plus basse dans sa ville natale de Gdansk (-17,78°C, 0°F) et au point fixe où l'eau gèle (0°C, 32°F). L'échelle de Fahrenheit a longtemps été utilisée en Europe, jusqu'à ce qu'elle fut remplacée par l'échelle Celsius. Aujourd'hui, elle est toutefois encore employée aux États-Unis d'Amérique et dans d'autres pays anglophones.

Kelvin (K)

Les scientifiques mesurent la température en Kelvin, qui est également l'unité la plus récente de la température.

William Thomson (Lord Kelvin) (1824-1907) était un physicien britannique.

Cette unité de mesure part du point zéro absolu (-273,15°C) et utilise les mêmes échelons que l'échelle de Celsius. La différence entre la température à laquelle l'eau bout, et la température à laquelle l'eau gèle, est donc la même, qu'on la calcule en Kelvin ou en degrés Celsius.

Auteur: Patrick Delhalt (MNHN)

Cet article a été publié dans le Science News 03/2012.

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Le magazine Science News

 

Cet article a été publié dans le Science News. C'est un magazine qui est destiné aux jeunes âgés de 11 à 18 ans et qui apparaît 5 fois par an.

 

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