La matière est constituée d’un nombre trop grand d’entités (atomes, molécules, ions) pour que l’on puisse appliquer les lois physiques à l’échelle microscopique. On est donc obligé de décrire le comportement collectif d’un grand nombre d’espèces chimiques à l’aide de grandeurs physiques macroscopiques, mesurables à l’échelle humaine telles que la pression P, le volume V ou la température T.
La constante d’Avogadro, notée NA, permet de faire le lien entre le réel à l’échelle microscopique et le réel tel qu’on l’appréhende, à l’échelle macroscopique.
NA=6,02×1023 mol−1
La température est une grandeur physique universelle. Cette mesure s’effectue avec un thermomètre gradué en degrés Celsius (noté °C). Il existe d’autres unités de mesure : le degré Kelvin.
La quantité d’énergie est mesurée en Joule, ou (et donc , noté , vaut ).
d'un système macroscopique est égale à la somme de :
- L'énergie cinétique microscopique de chaque particule du système. Elle est fonction de l'agitation thermique, donc de la température ;
- L'énergie potentielle d'interactions microscopiques entre les particules due aux interactions gravitationnelle, électromagnétique, forte et faible entre les particules du système.
La capacité thermique d’un corps condensé (solide ou liquide) correspond à l’énergie interne nécessaire pour augmenter sa température de sans le faire changer d’état physique.
On utilise couramment la capacité thermique massique (en ) et dans ce cas, on obtient la relation :
Plus la capacité thermique massique d’un corps est grande, plus ce corps refroidit ou réchauffe difficilement.
Ex : et .
Il faut beaucoup plus apporter d’énergie à l’eau pour la réchauffer. Par contre, celle-ci est un meilleur isolant car elle refroidira plus difficilement.
Les transferts thermiques :
Energie interne et température :
Lorsqu’un corps de masse , liquide ou solide, passe d’une température initiale à une température finale , sa variation d’énergie interne a pour expression :
La grandeur est appelée « capacité thermique massique » du solide ou du liquide en question.Elle représente l’énergie qu’il faut fournir pour augmenter de la température d’un kilogramme de ce solide ou liquide.
Flux thermique :
Le flux thermique à travers une surface est la puissance thermique qui la traverse. Ce flux évalue la vitesse du transfert thermique pendant une durée de . Il va spontanément de la source chaude vers la source froide :