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Approche illustrée des concepts de chaleur, de température et de capacité thermique.
par Bernard Vuilleumier
– Température élevée n’est pas synonyme de grande chaleur
– Distinction entre grandeurs extensives et intensives à l’aide d’une analogie
– Transfert de chaleur et équilibre thermique
Que se passe-t-il si on trempe une cigarette allumée dans un verre d’eau chaude ? La quantité de chaleur cédée par la braise est-elle plus grande, égale ou plus petite que celle gagnée par l’eau ? Et que peut-on dire de la température de la braise au cours de cette opération ? Varie-t-elle plus, de la même manière ou moins que celle de l’eau ?
– Utilisons l’analogie pour répondre à ces questions
Lorsqu’on ouvre le robinet, la quantité de liquide qui quitte le petit récipient est égale à celle qui pénètre dans le grand. De même, la quantité de chaleur cédée par la braise lorsqu’on trempe la cigarette dans le verre est égale à celle reçue par l’eau chaude. En revanche, on voit que le niveau varie plus dans le petit récipient que dans le grand. D’une manière semblable, la température de la braise varie plus que celle de l’eau.
Si on fournit la même quantité de chaleur à deux billes de même taille mais façonnées dans des matières différentes, la température de celles-ci ne s’élève en général pas de la même quantité. Si on verse le même volume de liquide dans deux récipients de sections différentes, le niveau ne s’élève pas non plus de la même hauteur dans les deux récipients.