Qu’est ce que : Définition de l’équilibre thermique
L’équilibre thermique est cet état dans lequel les températures de deux corps, qui, dans leurs conditions initiales avaient des températures différentes, sont égalisées. Une fois les températures égalisées, le flux de chaleur est suspendu, et les deux corps atteignent l’équilibre thermique.
État dans lequel les températures de deux corps sont égalisées.
L’équilibre thermique est un concept qui fait partie de la thermodynamique, la branche de la physique qui s’intéresse à la description des états d’équilibre à un niveau macroscopique.
Description du processus et de la pertinence de la thermodynamique dans son étude.
Les corps ne contiennent pas naturellement et de manière innée de la chaleur mais de l’énergie, la chaleur étant l’énergie qui est transférée d’un corps à un autre, de celui dont la température est la plus élevée à celui dont la température est la plus basse.
Cette énergie va passer entre deux matériaux reliés par une surface diathermique jusqu’à ce que l’autre corps équilibre la température. Lorsque deux systèmes sont en contact mécanique direct ou, alternativement, séparés par une surface qui facilite le transfert de chaleur, une surface diathermique, on dit qu’ils sont en contact thermique. Entre-temps, après un certain temps, même si les deux systèmes en contact thermique sont disposés de manière à ne pas pouvoir se mélanger, ou même s’ils sont placés à l’intérieur d’un espace dans lequel il leur est impossible d’échanger de la chaleur avec l’extérieur, ils atteindront inévitablement un état d’équilibre thermique.
Au niveau macroscopique, la situation de deux systèmes en contact thermique peut être interprétée parce que les particules situées à la surface d’interface des deux systèmes sont capables d’interagir entre elles ; on constate que les particules du système dont la température est plus élevée vont transférer une partie de leur énergie aux particules de l’autre système dont la température est plus basse. Cette interaction fera en sorte que les particules des deux systèmes atteignent la même énergie et donc la même température.
Lorsqu’un corps est chaud, il est facile de le détecter par nos sens, notamment le sens du toucher, car nous le touchons et, bien sûr, nous ressentons immédiatement sa chaleur dans nos mains. Cependant, il est parfois difficile d’en expliquer la raison, c’est-à-dire de déterminer le type de processus qui se déroule à l’intérieur du corps pour qu’il apparaisse de cette manière.
La raison se trouve dans le mouvement, puisque la chaleur est la manifestation de l’énergie cinétique.
Lorsqu’un corps se réchauffe, les particules qui le composent commencent à se déplacer à une plus grande vitesse. Ainsi, plus le corps est chaud, plus ses particules se déplacent rapidement.
Bien sûr, ce processus ne peut pas être observé à l’œil nu, c’est-à-dire avec nos yeux, mais il est possible de le faire grâce à l’utilisation d’un élément tel que le microscope, qui permet de visualiser les petites particules.
Lorsque nous observons le mouvement de deux systèmes de particules, nous devons garder à l’esprit que si le mouvement est identique dans les deux, le système est déjà en équilibre. D’autre part, si les systèmes en interaction comportent des particules se déplaçant à des vitesses différentes, celles qui se déplacent moins vite auront tendance à accélérer et celles qui se déplacent à une vitesse plus élevée deviendront plus lentes, c’est-à-dire qu’elles auront tendance à atteindre l’équilibre.
Pour connaître la température d’un corps ou d’une substance, on utilise le dispositif du thermomètre. Lorsque le thermomètre entre en contact thermique avec le corps en question, les deux atteignent l’équilibre thermique et alors, comme ils sont à la même température, nous saurons que la température indiquée par le thermomètre dans son index sera la température du corps en question.
Ce processus et l’intervention de la thermodynamique susmentionnée avec ses explications et ses postulats sont pertinents pour comprendre le fonctionnement de divers processus naturels ainsi que pour comprendre certaines formes de perte d’énergie subies par certaines machines.
La thermodynamique doit son développement en grande partie à l’étude qui a été menée pour découvrir des alternatives permettant d’accroître l’efficacité des machines, et qui a débuté avec la révolution industrielle.