09-10-11

La chaleur et le froid

La chaleur et le froid

La chaleur

 

Pour expliquer la « chaleur », prenons le point de vue de « l’Homme », finalement c’est celui que nous connaissons le mieux. Alors, pour vous qu’est-ce qui est chaud ? Ou froid ? En réalité, ce qui vous paraît chaud, c’est ce qui a une température plus élevée que votre main. Ce qui vous paraît froid ? Eh bien oui, l’inverse. La sensation de chaleur n’est donc qu’une comparaison entre deux températures. Pour l’Homme, ce qui est plus chaud que sa main paraît chaud. Mais attention, à la surface du soleil, les taches solaires sont qualifiées de « zones froides ». Un petit 4700°K quand même ! Il s’agit bien d’une comparaison avec le reste de la surface qui est encore plus chaude. La chaleur n’est en réalité qu’une quantité d’énergie accumulée par un objet. Pour avoir une sensation de froid ou de chaud, il faut une différence de température et donc une quantité d’énergie plus ou moins grande. A ce moment arrive la notion suivante, le transfert de chaleur.

 

Le transfert de chaleur

 

Pour comprendre ce concept ci, commençons par prendre un exemple. Nous avons deux seaux, un plein d’eau et un vide. Nous les raccordons par un tuyau prenant ses origines au fond de chaque récipient. Par le principe des vases communicants, que va-t-il se passer ? Très juste les deux niveaux vont s’équilibrer. Mais ma question sera celle-ci ; me diriez-vous que l’eau s’est écoulée vers le seau vide ou que le « vide » est remonté vers le contenant plein ? Vous trouvez que c’est une bête question ? Pas tant que ça. Mais c’est clair cependant que l’eau s’est écoulée vers le seau vide. Je suis d’accord avec vous.

Et maintenant si je vous pose la question concernant un transfert de chaleur ? Une facile pour commencer. Que se passe-t-il quand vous poignez dans une cuillère métallique qui à trempé dans votre café 2 minutes ? Elle à accumulé de l’énergie, de la chaleur dans votre café et a une température plus élevée que vous. Il y a un déséquilibre entre vous et la cuillère. Déséquilibre de chaleur et donc d’énergie. Premièrement, elle va vous paraître chaude. Ok ! Mais continuons l’expérience un peu plus longtemps. Il va automatiquement y avoir alors un transfert d’énergie. A la manière des seaux de tout à l’heure, les lois de la physique vont intervenir et tenter de retrouver l’équilibre. Un transfert d’énergie va donc se produire jusqu’à ce que la cuillère et votre main soient à température égale. Et ici, c’est vrai, il est clair que l’énergie accumulée par la cuillère va passer vers votre main. D’accord c’était simple.

Compliquons maintenant. On est en plein hiver, il fait -10°C dehors. Vous êtes dans votre salon chauffé et vous posez la main sur un mur qui donne vers l’extérieur. Quelle sensation avez-vous ? Quel transfert se passe dans ce cas ? Vous sentez le mur qui est froid. Oui, d’accord. Et comme on dit, « vous sentez le froid qui rentre ? ». Et là, c’est bien entendu l’erreur que je voulais souligner. Le vide ne remonte pas dans le seau plein. Ici, c’est donc votre chaleur, votre énergie qui part vers l’extérieur au travers du mur. C’est ce qui donne l’impression de « froid ». En résumé, deux grands principes à retenir ;

 

Il ne peut y avoir de transfert de chaleur que s’il y a différence de température

 

La chaleur s’écoule toujours du corps le plus chaud vers le plus froid. La quantité d’énergie gagnée par le corps le plus froid est exactement égale à l’énergie perdue par le corps le plus chaud.

 

L’échangeur de chaleur

 

Un échangeur de chaleur, c’est n’importe quel système qui permet d’échanger de la chaleur entre deux fluides sans les mélanger, sans même qu’ils ne soient en contact.

 

Très simplement, un tuyau dans lequel passe de l’eau chaude et qui réchauffe l’air qui passe autour est un échangeur. Ben oui tiens en fait, ne serait-ce pas le principe d’un radiateur ? Hé !?!

 

Un autre que vous connaissez et qui fonctionne dans l’autre sens ? Et bien le freezer de votre frigo ménager par exemple. Il passe un gaz très froid dans les tuyaux qui le composent. La chaleur de l’air (intérieur) s’écoule alors vers ce gaz pour le réchauffer. On dit alors que la chaleur est absorbée par le gaz. Voilà un autre échangeur.

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