Energie mécanique, énergie électrique ... et chaleur.

( par le groupe Sciences Physiques de l'Académie de Toulouse )

I. Qu'est-ce que la chaleur ?

Tout comme le mot "énergie", celui de "chaleur" est largement utilisé. On parle de boisson chaude (ou froide), on se demande si "l'été sera chaud" ...

On peut remarquer que la notion de chaleur est souvent liée à celle de température. Ne dit-on pas de quelqu'un de fiévreux "qu'il a de la température".

Enfin, nous n'avons pas tous la même perception physiologique du chaud et du froid, et cette notion est toute relative: une pièce à la température de 20 °C est "chaude" en hiver et relativement "fraîche" par temps de canicule.

1. La chaleur peut-elle être stockée ?                   Non !

Alors pourquoi dit-on d'un corps qu'il est "chaud" ? Non parce qu'il possède de la chaleur, mais parce qu'il libère de l'énergie sous forme de chaleur.

Quelle est la nature de cette énergie que possède un corps dit "chaud" ? C'est de l'énergie microscopique, liée aux particules de la matière qui le constitue.

- Chauffer de l'eau, c'est augmenter l'énergie des molécules d'eau.

- Laisser refroidir de l'eau chaude, c'est libérer cette énergie microscopique des molécules d'eau dans l'environnement, sous forme de chaleur.

La chaleur (comme le travail mécanique, ou comme l'énergie électrique) apparaît donc comme une forme de transfert de l'énergie.

Ce transfert peut s'effectuer de deux façons :

- par conduction: une casserole métallique transmet la chaleur de la plaque de cuisson à l'eau qu'elle contient.

- par convection : l'air chaud pulsé permet le chauffage de la totalité d'une habitation.

Remarque : Un corps chaud peut également libérer de l'énergie par rayonnement. Ainsi, une présence humaine peut être décelée dans l'obscurité à partir de son rayonnement infrarouge.

2. Comment produire de la chaleur ?

La combustion du bois, du charbon, du pétrole et ses dérivés (essence, fuel, ...), du gaz naturel, est la première forme de production de chaleur; elle résulte de la transformation de l'énergie chimique de certains corps appelés combustibles (voir ultérieurement).

Nous allons nous intéresser ici, aux transformations d'énergie mécanique ou d'énergie électrique en chaleur, en montrant les limites des transformations inverses.