L’énergie thermique: C’est quoi ?

L’énergie thermique, la chaleur

L’énergie thermique résulte de l’agitation interne d’un matériau. En somme, l’énergie thermique est une conséquence de l’énergie cinétique des atomes. Sur l’image ci-dessous, nous voyons une représentation simplifiée de l’agitation thermique d’une molécule (une protéine).

molecule energie thermique agitation

La température est une conséquence de l’énergie thermique, et est un témoin privilégié de son intensité. Dans le langage courant, on la mesure en degrés Celsius (°C) ; dans le système international c’est le Kelvin (K) qui est utilisé. Pour convertir des degrés Celsius en Kelvin, il suffit d’ajouter 273.15 (et vice-versa). Tout corps dont la température est supérieure au zéro absolu (soit 0K ou -273.15°C) possède de l’énergie thermique. Ce n’est qu’à cette température que les molécules ne s’agitent plus du tout.

Il est possible de quantifier l’énergie qui est contenue par un corps sous forme d’énergie thermique. Pour cela, il faut connaitre trois paramètres : sa température, son poids et sa chaleur massique (aussi connue sous le nom de capacité calorifique). Cette dernière correspond à la quantité d’énergie qu’il faut apporter à 1 kg de ce matériau pour que sa température augmente de 1K. Elle est notée Cp, et s’exprime en Joule par kilogramme par Kelvin (J.kg-1.K-1). La quantité d’énergie thermique contenue, notée Q, s’exprime alors de la sorte :

Q = m x Cp x T

Où m est la masse du corps et T sa température. Plaçons-nous dans un exemple simple.

Soit un litre d’eau, à une température de 75°C. Un litre d’eau pèse un kilogramme, et sa chaleur massique est de 4180 J.kg-1.K-1.

Q = 1 x 4180 x (75 + 273.15)

Q = 1.46 x 106 J

Notre litre d’eau possède donc une énergie thermique égale à 1.46 mégajoule (MJ).

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