THERMIQUE

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Grandeurs fondamentales du transfert thermique

Température

Au milieu du xixe siècle, la nécessité de décrire la matière macroscopique à partir de ses éléments microscopiques s’impose peu à peu au monde de la physique. Maxwell franchit en ce sens un pas décisif par la publication, en 1859, de sa Théorie cinétique des gaz, qui établit par le calcul la loi d’état des gaz parfaits, dont l’écriture n’était jusque-là fondée que sur des données expérimentales. Cette approche théorique révolutionnaire, fondée et développée par Boltzmann et Gibbs, s’appelle la physique statistique. La confirmation de son bien-fondé ne sera acquise qu’au début du xxe siècle, grâce aux observations expérimentales prouvant l’existence de particules élémentaires : électrons libres, ions, atomes et molécules.

Ces éléments ne sont pas immobiles : ils sont animés d’un mouvement incessant et chaotique qu’on appelle « agitation thermique ». En phase solide, les particules oscillent autour d’une position fixe ; dans un liquide, elles oscillent mais elles peuvent également se déplacer d’un site à l’autre ; en phase gazeuse, les particules sont libres et elles occupent tout le volume mis à leur disposition. Chaque état de la matière est donc caractérisé par des modes de stockage de l’énergie d’agitation thermique (translation, vibration et rotation) spécifiques. Cette énergie est globalement quantifiée par une grandeur appelée « température ». Sa limite inférieure, qui correspond au cas où cesserait ce mouvement microscopique, s’appelle le « zéro absolu ».

On a su mesurer la température bien avant d’en comprendre le sens physique. Galilée semble être le premier à avoir inventé un dispositif sensible au « degré d’échauffement ». Les thermomètres que l’on utilise aujourd’hui sont gradués selon l’une ou l’autre des échelles proposées par Celsius et Fahrenheit. Ces dispositifs postulent une relation linéaire entre la température et la longueur d’un objet, par exemple une colonne de mercur [...]

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Flux thermique

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Énergie thermique

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Capacités calorifiques massives

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Conductivités thermiques

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Écrit par :

  • : professeur des Universités, enseignant-chercheur, UMR 6614 CNRS-CORIA

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Pour citer l’article

Bruno CHÉRON, « THERMIQUE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 15 octobre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/thermique/