L'énergie thermique, également appelée énergie thermique, est une forme d'énergie fondamentale qui joue un rôle crucial dans notre vie quotidienne et dans diverses applications industrielles. Il est dérivé de la chaleur et peut être converti en d'autres formes d'énergie, ce qui le rend très polyvalent et précieux dans divers contextes.
Dans cet article, nous expliquerons ce qu'est l'énergie thermique, comment elle est produite, ses principales caractéristiques et nous présenterons une manière de calculer sa valeur en cas de changement de température.
Définition, Qu'est-ce que l'énergie thermique ?
L'énergie thermique est définie comme la forme d'énergie qu'un corps possède en raison de sa température. Autrement dit, elle est liée à la chaleur contenue dans un objet ou une substance. Cette forme d'énergie provient de l'agitation des particules qui composent la matière au niveau moléculaire.
À mesure que les particules se déplacent plus rapidement et entrent en collision les unes avec les autres, la température de l'objet augmente, ce qui augmente son énergie thermique.
Unités de mesure
L'énergie se mesure en Joules (J) selon le système international. Cependant, lorsqu'il s'agit d'énergie thermique, les calories (cal) sont également généralement utilisées.
Comment est générée l'énergie thermique ?
L'énergie thermique est produite sous diverses formes dans la nature et dans les activités humaines.
Certaines des sources de production d'énergie thermique les plus courantes comprennent :
Combustion de combustibles fossiles
Les combustibles fossiles tels que le pétrole, le gaz naturel et le charbon sont brûlés pour produire de la chaleur et donc de l'énergie thermique. Ce procédé est largement utilisé dans la production d'électricité et le chauffage dans le monde entier.
Énergie solaire
Le soleil est une source inépuisable d'énergie thermique. Les panneaux solaires absorbent le rayonnement solaire et le convertissent en chaleur, qui peut être utilisée pour chauffer de l'eau ou produire de l'électricité grâce à des systèmes photovoltaïques.
Énergie géothermique
L'énergie géothermique est obtenue en tirant parti de la chaleur stockée à l'intérieur de la Terre. Ceci est réalisé grâce au forage de puits géothermiques et à l'extraction de chaleur du sous-sol pour l'utiliser dans le chauffage des bâtiments ou la production d'électricité.
Sources naturelles de chaleur
Outre les sources mentionnées, l'énergie thermique se retrouve également dans des processus naturels, tels que les courants d'eau chaude dans les geysers et les sources chaudes.
Caractéristiques de l'énergie thermique
Origine en température : L'énergie thermique provient de la température d'un objet ou d'une substance. Plus un objet est chaud, plus son énergie thermique est grande. Cette énergie provient de l'agitation des particules qui composent la matière au niveau moléculaire.
Transfert d'énergie : L'énergie thermique peut être transférée d'un objet à un autre en raison des différences de température. La chaleur circule des objets les plus chauds vers les objets les plus froids jusqu'à ce qu'ils atteignent l'équilibre thermique, où leurs températures sont égales.
Forme d'énergie interne : L'énergie thermique est une forme d'énergie interne dans un système. Cette énergie interne comprend l'énergie cinétique des particules en mouvement et l'énergie potentielle entre les particules.
Convertibilité : L'énergie thermique peut être convertie en d'autres formes d'énergie. Par exemple, elle peut être convertie en énergie mécanique dans un moteur thermique, en énergie électrique dans une centrale thermique ou encore en énergie lumineuse dans une lampe à incandescence.
Perte de chaleur : L'énergie thermique a tendance à se perdre avec le temps en raison du rayonnement, de la conduction et de la convection thermique. C'est pourquoi les systèmes et dispositifs conçus pour retenir la chaleur, comme l'isolation des bâtiments, sont importants pour conserver l'énergie thermique.
Fondamentale à la vie : L'énergie thermique est essentielle à la vie sur Terre. Les êtres vivants régulent leur température corporelle grâce à l'énergie thermique générée par les processus métaboliques. De plus, l'énergie thermique du soleil est la principale source qui permet à la vie d'exister sur notre planète.
Formule d'énergie thermique
L'énergie thermique d'un objet est calculée à l'aide de la formule suivante :
Énergie thermique (Q) = masse (m) × chaleur spécifique (c) × changement de température (ΔT)
Où:
- Q est l'énergie thermique en joules (J).
- m est la masse de l'objet en kilogrammes (kg).
- c est la chaleur spécifique du matériau en joules par kilogramme par degré Celsius (J/kg·°C) ou en joules par gramme par degré Celsius (J/g·°C), selon l'unité de masse utilisée.
- ΔT est le changement de température en degrés Celsius (°C).
Cette formule est utilisée pour calculer la quantité d'énergie thermique nécessaire pour augmenter ou diminuer la température d'un objet en fonction d'un changement de température spécifique.
La chaleur spécifique est une propriété caractéristique de chaque matériau et représente la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d'une unité de masse du matériau d'un degré Celsius.
