Comment la matière transfère-t-elle l'énergie thermique?
La matière transférera de l'énergie thermique de l'une des trois manières suivantes: par conduction, convection et rayonnement. Lorsque deux objets de températures différentes sont assemblés, ils s'efforceront d'atteindre l'équilibre thermique. En d’autres termes, la chaleur sera transférée de la concentration la plus élevée à la concentration la plus basse - du chaud au froid. En d'autres termes, l'objet le plus chaud transfère la chaleur à l'objet le plus froid jusqu'à ce que les deux objets aient la même température. Une fois que les objets ont atteint l'équilibre, ils auront tendance à rester là-bas sauf en cas de changement externe.
Les molécules d'un objet à plus grande énergie thermique vibrent plus rapidement qu'un objet à faible énergie thermique. Les molécules en mouvement peuvent alors heurter d'autres molécules, les faisant se déplacer lorsque l'énergie est transférée. La conduction est ce qui se produit lorsque des objets transfèrent de l'énergie thermique par des molécules qui se heurtent les unes contre les autres. Cela se voit lorsqu'une cuillère en métal est trempée dans du thé chaud. Les molécules du thé vibrent contre les molécules de la cuillère, ce qui les accélère et provoque ainsi un réchauffement de la cuillère.
La convection est un autre moyen de transférer de l'énergie thermique. La convection est liée à la chaleur transférée par le mouvement des fluides. Il existe deux types de convection: la convection naturelle et la convection forcée. La convection forcée utilise des objets tels qu'une pompe ou un ventilateur pour déplacer les fluides et transférer la chaleur. Les exemples de convection forcée comprennent les fours à convection et les systèmes de radiateur à chaleur fluide.
La convection naturelle se produit lorsqu'un fluide a deux températures différentes, ce qui entraîne des densités différentes. Un exemple de convection naturelle est l’eau chauffée sur un poêle. La chaleur dégagée par le poêle réchauffe le fond de l'eau, ce qui accélère la vibration des molécules. Lorsque les molécules vibrent, elles se dilatent et perdent de la densité, entraînant la montée de l'eau plus chaude et la fonte de l'eau plus froide. L'eau plus froide va alors chauffer et monter au sommet. Le courant circulaire produit par ce processus est appelé courant de convection et est responsable de nombreux aspects météorologiques.
La dernière méthode utilisée par le monde pour transférer de l'énergie thermique est le rayonnement. Avec le rayonnement, les objets peuvent transférer de l'énergie thermique à travers le vide. C'est le type de transfert de chaleur par lequel le soleil réchauffe la terre. Dans ce processus, l'énergie thermique est transférée sous forme de rayons infrarouges. Bien que l’énergie thermique puisse être transférée par le rayonnement, nous ressentons la chaleur lorsque les rayons infrarouges frappent un objet, comme l’air, et font que les molécules se déplacent plus rapidement et s’échauffent ainsi.