5.4 L’énergie thermique

Qu’est-ce que l’énergie thermique? C’est une forme d’énergie présente dans la matière en raison du fait que les particules (atomes et molécules) qui la composent sont toujours en mouvement les unes par rapport aux autres. Plus les particules d’un échantillon de matière sont agitées, plus cet échantillon possède d’énergie thermique.

Qu’est-ce que la température (T)? C’est simplement une mesure du degré d’agitation des particules d’un matériau, d’un objet ou d’une substance. Plus l’énergie thermique contenue dans un objet est grande, plus sa température est élevée. Au Canada, on mesure la température en degrés Celsius (oC). Aux EU, on utilise le degré Fahrenheit (oF). En chimie, on a souvent recours au degré Kelvin (oK).

Qu’est-ce que la chaleur (Q)? C’est un transfert d’énergie qui se produit entre 2 objets, matériaux ou substances dont les températures sont différentes. Ce transfert se fait toujours de l’objet dont la température est la plus élevée vers celui où la température est la plus basse. La variation de l’énergie thermique des 2 corps correspond à la chaleur impliquée. Q = ∆ET

Chaleur vs travail Il y a 2 façons de transférer de l’énergie … Si le transfert d’énergie entraine le déplacement d’un objet, il s’agit alors de travail. Si le transfert d’énergie provoque une augmentation de température de l’objet, on parle alors de chaleur.

La capacité thermique massique Elle correspond à la quantité d’énergie (en joules) que l’on doit fournir à 1 gramme de substance pour que sa température augmente de 1oC. Elle s’exprime en J∕(g∙oC). Chaque substance possède sa propre valeur de chaleur massique.

La chaleur Lorsqu’on chauffe une substance dont on connait la masse, l’élévation de température qu’elle subit et sa capacité thermique massique, il est possible de calculer la quantité d’énergie thermique qu’elle reçoit (ou qu’elle perd, si la substance refroidit). Formule: Q = m∙c∙∆T Q représente la chaleur en joules m est la masse en grammes C est le chaleur massique en J∕(g∙oC) ∆T est la variation de température (Tf – Ti)(f pour finale et i pour initiale)

Rendement énergétique Une partie de l’énergie dépensée pour effectuer une tâche est souvent perdue ou gaspillée (frottement, mouvement de pièces, etc.). Le rapport, exprimé en pourcentage, entre la quantité d’énergie réellement utile et la quantité d’énergie consommée se nomme le rendement énergétique. Formule: R = 𝒒𝒖𝒂𝒏𝒕𝒊𝒕é 𝒅 ′ é𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒆 𝒖𝒕𝒊𝒍𝒆 (𝑱) 𝒒𝒖𝒂𝒏𝒕𝒊𝒕é 𝒅 ′ é𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒆 𝒄𝒐𝒏𝒔𝒐𝒎𝒎é𝒆 (𝑱) x 100