Dans les articles précédents, nous avons vu ce que le énergie cinétique et la énergie mécanique. Dans ces articles, nous avons mentionné l'énergie thermique comme faisant partie de l'énergie qui influence et possède le corps en question. L'énérgie thermique C’est l’énergie que possèdent toutes les particules qui composent un corps. Lorsque la température oscille, l’activité des particules augmente. Cette énergie interne augmente à mesure que la température est élevée et diminue à mesure qu'elle diminue.
Nous allons maintenant analyser en profondeur ce type d’énergie pour compléter davantage nos connaissances sur les différents types d’énergies qui existent. Voulez-vous en savoir plus? Continuez à lire.
Caractéristiques de l'énergie thermique
L'énergie thermique est l'énergie transférée entre des systèmes situés à des températures différentes. Elle se manifeste par la chaleur que nous ressentons lorsque, par exemple, nous touchons une surface plus chaude qu'une autre. Ce transfert d'énergie se fait toujours d'un corps plus chaud vers un corps plus froid. Dans ce processus, l’énergie thermique est distribuée jusqu’à ce que les deux corps atteignent l’équilibre thermique, c’est-à-dire lorsqu’ils sont tous deux à la même température.
Une caractéristique importante de l’énergie thermique est qu’elle dépend du nombre de particules que contient une substance et de la vitesse à laquelle elles se déplacent. Plus les particules se déplacent rapidement, plus l'énergie thermique est élevée.
Cette énergie est également liée aux changements d’état de la matière. Par exemple, en augmentant l’énergie thermique d’un corps solide, il peut atteindre un point où il devient liquide, et s’il continue à gagner de l’énergie, le liquide devient un gaz.
Exemples d'énergie thermique
Voici quelques exemples d’obtention d’énergie thermique :
- Nature et soleil. Le Soleil est la plus grande source d’énergie thermique que nous connaissons. Les corps exposés au soleil, comme une pierre ou de l'eau, absorbent cette énergie et leur température augmente.
- Agua Hervir. Lorsque nous appliquons de la chaleur à l’eau, ses molécules commencent à se déplacer plus rapidement jusqu’à atteindre le point d’ébullition. A ce moment, l’eau change d’état, passant de liquide à gaz.
- Les cheminées. Les foyers brûlent du bois et d’autres combustibles pour générer de la chaleur, ce qui augmente l’énergie thermique de l’environnement.
- réactions exothermiques. Comme la combustion de carburant ou la combustion d’essence dans un moteur de voiture, ces réactions libèrent de la chaleur.
- Friction. Lorsque deux surfaces frottent l’une contre l’autre, la friction génère de l’énergie thermique. Un exemple serait lorsque nos mains se réchauffent en les frottant les unes contre les autres.
Comment est produite l'énergie thermique ?
L'énergie thermique est générée par le mouvement des particules à l'intérieur des corps. Ces particules, appelées atomes ou molécules, sont en mouvement constant et plus elles se déplacent rapidement, plus elles possèdent d’énergie thermique.
Un concept important dans la production d'énergie thermique est que cette il n'est ni créé ni détruit, ça se transforme simplement. Nous pouvons générer de l'énergie thermique grâce à divers processus, tels que la combustion de combustibles fossiles, l'énergie nucléaire, des réactions chimiques ou simplement par contact entre des corps de températures différentes.
Comment l'énergie thermique est-elle utilisée ?
Aujourd’hui, l’énergie thermique a de nombreuses utilisations importantes. Nous pouvons la transformer en d’autres formes d’énergie, comme l’énergie électrique, ou l’utiliser directement pour générer de la chaleur. Voici quelques exemples de la façon dont il est utilisé :
- en chauffage. Il est produit à l'aide de chaudières ou de générateurs qui brûlent du combustible pour chauffer l'eau, qui transporte la chaleur vers différentes zones de la maison ou du bâtiment.
- Dans les moteurs à combustion interne. C'est le cas des moteurs automobiles, où la combustion du carburant génère de l'énergie thermique qui est convertie en énergie mécanique pour déplacer le véhicule.
- Dans les centrales électriques. Dans les centrales thermiques, l’énergie thermique générée par la combustion du combustible est utilisée pour chauffer l’eau ; la vapeur qui en résulte entraîne des turbines qui produisent de l’électricité.
Mesure de l'énergie thermique
L'énergie thermique est mesurée en Joules (J) selon le Système international d'unités, bien qu'il puisse également être exprimé en calories. Une calorie est la quantité d’énergie nécessaire pour élever la température d’un gramme d’eau de 1 degré Celsius. Donc, une calorie équivaut à 4,184 joules.
En plus des Joules ou des calories, dans certains contextes, d'autres unités sont également utilisées, telles que Unité thermique britannique (BTU), ce qui équivaut à environ 1.055 XNUMX joules et est utilisé dans les systèmes de chauffage ou de refroidissement.
Exemples d'énergie thermique au quotidien
L'énergie thermique est présente dans de nombreux phénomènes et dispositifs courants. Voici quelques exemples :
- Chez l'homme et les animaux à sang chaud. Nous maintenons notre température corporelle constante, ce qui implique une dépense continue d’énergie thermique que nous produisons lors de la décomposition des aliments.
- Sur les métaux exposés au soleil. Par une journée chaude, le métal d'une voiture ou toute autre surface métallique se réchauffe, absorbant l'énergie thermique du soleil.
- Dans les appareils électroménagers. Les fournaises, radiateurs et appareils de chauffage utilisent de l’énergie thermique pour fonctionner.
- Dans la combustion du bois ou du charbon. Lorsque nous allumons un feu de camp ou un barbecue, l'énergie thermique produite chauffe l'environnement et cuit les aliments.
Confusion fréquente avec des termes tels que chaleur et température
Il est courant de confondre l'énergie thermique avec l'énergie thermique ou la chaleur. Bien que ces termes soient liés, ils ne signifient pas exactement la même chose :
- L'énérgie thermique C'est l'énergie totale contenue dans un système grâce au mouvement de ses particules.
- Chaleur Il s’agit du transfert d’énergie thermique d’un corps ayant une température plus élevée vers un autre ayant une température plus basse.
- Température C'est la mesure de l'énergie thermique moyenne des particules d'un corps.
Il est important de noter que, bien que chaleur et énergie thermique soient liées, la chaleur n’est pas une propriété intrinsèque d’un corps, mais plutôt un processus de transfert, alors que l’énergie thermique est une propriété de la matière.
Autres énergies liées à l’énergie thermique
L'énergie thermique est liée à d'autres formes d'énergie, permettant sa transformation dans diverses applications. Nous détaillons ici certaines de ces relations :
Énergie thermique solaire
L'énergie solaire thermique est un type d'énergie renouvelable qui transforme l'énergie solaire en chaleur. Ce type d'énergie est couramment utilisé pour chauffer l'eau dans les maisons ou pour produire de l'électricité grâce à des centrales solaires thermiques.
L'énergie géothermique
Cette forme d’énergie provient de la chaleur emmagasinée à l’intérieur de la Terre. La géothermie profite de cette chaleur naturelle pour produire de l’électricité ou du chauffage de manière plus propre et durable.
Énergie électrique
L'énergie thermique peut être convertie en énergie électrique dans les centrales thermiques, où la chaleur est utilisée pour générer de la vapeur et entraîner des turbines qui produisent de l'électricité, un processus courant dans les centrales nucléaires ou à combustibles fossiles.
L'étude de l'énergie thermique est essentielle pour comprendre comment l'énergie est générée et utilisée dans notre vie quotidienne. De la chaleur du soleil à l’énergie que nous utilisons pour cuisiner, l’énergie thermique a un impact significatif sur notre environnement et notre façon de vivre.