Quelques rappels de physique

Introduction

Cette rubrique donne quelques informations générales sur les phénomènes thermiques (rappels de physique) et quelques définitions utiles par la suite.

Equilibre thermique

Lorsque l'on met en présence deux corps de températures différentes, ils échangent de l'énergie sous forme de chaleur jusqu'à atteindre un état d'équilibre qui se traduit par l'uniformisation de leurs températures.

On dit qu'un ensemble de systèmes est en équilibre thermique lorsque ces systèmes sont à la même température, c'est-à-dire n'échangent plus de chaleur.

Déséquilibre thermique

Lorsque le système est en « contact » avec des sources de chaleur internes ou externes , le système est en état de déséquilibre et des échanges thermiques ont lieu.

Echanges thermiques

Les échanges thermiques (ou transferts de chaleur) sont de trois types.

• La conduction :

  Il s'agit d'un transfert d'énergie (sous l'influence d'un gradient de température) d'un point à un autre du système sans transport macroscopique de matière. Pour un système solide, seul ce processus de transfert est possible.

• La convection :

  La convection implique le transfert d'énergie par une partie d'un fluide qui se mélange avec une autre partie ou en contact avec la matière. La convection concerne exclusivement les fluides (gaz ou liquides) puisqu'elle prend sa source dans un transport macroscopique de matière.

• Le rayonnement :

  Un corps chauffé émet de l'énergie sous forme de rayonnement électromagnétique. Une des particularités de ce rayonnement dit « thermique » est qu'il peut se propager dans le vide.

Les différents régimes thermiques

Le caractère de déséquilibre peut être classé en différents régimes thermiques :

• le régime permanent :

  Lorsque les températures des différents points du système sont constantes, c'est-à-dire indépendantes du temps, on dit que le régime thermique est permanent (ou stationnaire). Le déséquilibre est entretenu par les sources de chaleur.

• le régime transitoire :

  Ce régime correspond à l'évolution du système d'un état initial (permanent ou en équilibre) vers un état final (permanent ou en équilibre) provoqué par un changement à l'instant initial des sources. Le champ de température à un instant t dépend du champ de température initial mais l'influence de celui-ci s'estompe avec le temps.

• le régime variable :

  Dans un régime variable, les sources évoluent dans le temps si bien que le champ de température dépend de l'espace et du temps.

Les régimes transitoires ne doivent pas être confondus avec les régimes variables pour lesquels les sources évoluent au cours du temps.