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LA source d’énergie sur Terre est le soleil. Mais seule une infime partie de l’énergie totale émise par le soleil atteint notre planète ; selon le site « planétoscope », si la totalité de l’énergie émise était captée par la Terre, la croûte terrestre fondrait en 3 minutes. Quoi qu’il en soit, cette infime partie de l’énergie solaire est à la base de presque tout ce qui croît, se déplace et se transforme sur Terre, et c’est à bon droit que les Incas considéraient le soleil comme un dieu. La lumière de l’ordinateur qui vous permet de lire ce blog, c’est lui ; le TGV qui vous a amené à Paris le week-end dernier, c’est aussi lui ; votre enfant qui grandit chaque jour et les plantes de votre jardin ou de votre balcon qui poussent, c’est encore lui. Sans l’énergie fournie par le soleil, la Terre serait un désert glacé privé de vie ; la seule activité perceptible serait sans doute le volcanisme et la tectonique des plaques continentales et océaniques liés à la chaleur interne de la planète.
Chaleur spécifique et chaleur latente
Lorsque deux objets de température différente entrent en contact, un transfert d’énergie se fait de l’objet le plus chaud vers l’objet le plus froid ; l’énergie ainsi transférée est appelée chaleur. On parle de chaleur spécifique pour définir la quantité d’énergie nécessaire pour réchauffer de 1°C un gramme de matière. L’eau par exemple est un corps nécessitant énormément d’énergie, puisqu’il faut 1 calorie pour réchauffer de 1 °C un gramme d’eau. Par comparaison, il ne faut que 0.19 calorie pour réchauffer 1 g de granite, ou 0.24 calorie pour réchauffer 1 g d’air sec.
Puisqu’il faut énormément d’énergie pour réchauffer de l’eau, cela signifie qu’un grand volume d’eau se réchauffe très lentement, et qu’à une température donnée (même froide) ce même volume d’eau représente un énorme réservoir d’énergie. De la même manière, un grand volume d’eau se refroidira très lentement, fournissant à l’environnement 1 calorie par gramme d’eau refroidi de 1 °C. C’est pour cette raison que les océans ou les grands lacs ont une grande inertie thermique, et que les climats voisins de ces régions sont généralement très tempérés : il se réchauffent lentement en été et se refroidissent lentement en hiver.
L’eau, comme de nombreux autres corps, peut changer d’état (on parle aussi de « phase ») : elle peut être solide, liquide ou gazeuse. L’énergie nécessaire pour passer d’un état à un autre est appelée chaleur latente ; elle est dite « latente » car ce transfert d’énergie ne s’accompagne pas d’un changement de température.
Mettons par exemple un glaçon dans un verre de limonade. L’énergie transférée sous forme de chaleur de la limonade à la glace ne servira pas à réchauffer la glace, mais à briser son réseau cristallin pour en faire de l’eau liquide. Le glaçon ne se réchauffera donc pas, mais changera de phase (il faut 80 calories pour fondre 1 g de glace). La limonade en revanche, perdant beaucoup d’énergie dans la manœuvre, verra sa température s’abaisser notablement, ce qui est tout de même le but recherché. Il ne faut pas perdre de vue cependant que l’eau issue du glaçon, d’une température d’à peine quelques degrés, a néanmoins emmagasiné toute l’énergie fournie par la limonade ; cette énergie est présente en elle sous forme de chaleur latente dite de fusion.