Imaginez deux objets, un chaud et un froid, mis en contact. Au niveau microscopique, voici comment le transfert de chaleur se déroule:
1. Énergie et vibrations internes:
* objet chaud: Les molécules de l'objet chaud sont dans un état de mouvement vigoureux. Ils vibrent, tournent et se traduisent à des vitesses plus élevées, possédant plus de énergie cinétique .
* Objet froid: Les molécules de l'objet froid ont moins d'énergie cinétique et se déplacent plus lentement.
2. Collisions à l'interface:
* Lorsque les deux objets se touchent, leurs molécules à l'interface entrent en collision. Ces collisions ne sont pas parfaitement élastiques, ce qui signifie qu'une certaine énergie est transférée des molécules plus chaudes aux plus froides.
* Les molécules plus chaudes transfèrent une partie de leur énergie cinétique aux plus fraîches pendant les collisions. Ce transfert d'énergie est ce que nous percevons comme chaleur .
3. Augmentation du mouvement et de la température:
* Les molécules plus fraîches, ayant reçu de l'énergie des collisions, commencent à vibrer et se déplacer plus rapidement. Leur énergie cinétique moyenne augmente, ce qui se traduit par une augmentation de la température de l'objet froid.
* Inversement, l'objet chaud perd de l'énergie et se refroidit lorsque ses molécules ralentissent.
4. Conduction, convection et rayonnement:
Le mode de transfert de chaleur (conduction, convection ou rayonnement) dépend de la nature des objets et du milieu entre eux:
* conduction: Transfert de chaleur par contact direct, où l'énergie passe d'une molécule à la suivante grâce à des collisions. Ceci est important dans les solides.
* Convection: Transfert de chaleur par le mouvement des fluides (liquides ou gaz). Le fluide plus chaud et moins dense augmente, tandis que des couleurs de fluide plus frais et plus dense, créant un motif de circulation.
* Radiation: Transfert de chaleur par des ondes électromagnétiques. Cette méthode ne nécessite pas de médium et c'est la façon dont le soleil réchauffe la terre.
En substance, le transfert de chaleur est une danse microscopique de collisions moléculaires, où l'énergie est passée de molécules plus rapides aux plus lentes. Ce transfert d'énergie entraîne un changement de température, amenant finalement les deux objets à l'équilibre thermique.
Ce processus se poursuit jusqu'à ce que les deux objets atteignent la même température, à quel point l'énergie cinétique moyenne de leurs molécules devient égale. Ensuite, le transfert net d'énergie entre eux cesse.
