E-I : température et échanges thermiques

Mots-clefs : température, thermomètre, échelle thermométrique, Fahrenheit, Réaumur, Celsius, zéro absolu, température absolue, équilibre thermique, température à l'ombre, température du gaz parfait, loi de Boyle-Mariotte, constante des gaz parfaits, température thermodynamique, température en thermodynamique statistique, échanges thermiques, chaleur échangée, fluide calorique, calorimètre, chaleur massique, chaleur latente, expérience de Joule-Mayer, équivalence chaleur-travail.

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Ci-dessous l'introduction du chapitre :

On rappelle que ce cours de physique n'est pas un cours d'apprentissage mais un cours de révision synthétique mâtiné d'approche historique. En particulier, ce chapitre est thématique et historique et couvre tous les aspects de la thermodynamique. Une approche linéaire de la thermodynamique sera proposée dans des chapitres ultérieurs.

Pour objectiviser puis mesurer la température, on a conçu les premiers thermomètres, fondés sur la dilatation des corps. S'est rapidement posée la question du choix d'un corps dilatable qui puisse avoir suffisamment d'universalité pour une définition admissible de la température et le gaz parfait s'est avéré être le meilleur choix. On s'est tourné ensuite vers une définition non plus expérimentale mais théorique en s'appuyant d'abord sur le second principe de la thermodynamique puis sur la thermodynamique statistique et l'on a vérifié dans les deux cas que les températures ainsi définies s'identifiaient à la température dite «du gaz parfait».

Il a fallu attendre le milieu du XVIIIe siècle et les travaux de Joseph Black pour que l'on établisse clairement la distinction entre température et chaleur et que naisse ainsi la calorimétrie puis le milieu du XIXe, avec Sadi Carnot, Robert Mayer et Joseph Joule, pour concevoir l'équivalence entre chaleur et énergie et s'affranchir de la théorie du fluide calorique baignant toute la matière.

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