- Distinguer température et énergie thermique.
- Savoir que l’énergie thermique passe du corps chaud vers le corps froid.
- Reconnaître les trois modes de transfert : conduction, convection, rayonnement.
- Associer l’émission et l’absorption d’un rayonnement à un transfert d’énergie.
- Expliquer l’effet de serre et le rôle des combustions dans son renforcement.
Température et énergie thermique
La température se mesure avec un thermomètre, en degrés Celsius (°C). L’énergie thermique (souvent appelée « chaleur ») est une forme d’énergie ; comme toutes les énergies, elle s’exprime en joules (J).
Exemple : une tasse de thé à 70 °C dans une pièce à 20 °C cède de l’énergie thermique à l’air : le thé refroidit, jusqu’à 20 °C.
Trois modes de transfert thermique
Les trois modes de transfert thermique.
- Conduction : transfert par contact, de proche en proche dans la matière (la poignée d’une casserole qui chauffe).
- Convection : transfert par le déplacement d’un fluide, liquide ou gaz (l’air chaud qui monte au-dessus d’un radiateur).
- Rayonnement : transfert sans contact, possible même dans le vide (le Soleil qui chauffe la Terre, la chaleur ressentie près d’un feu).
Rayonnement émis, rayonnement absorbé
Tout objet émet un rayonnement, d’autant plus intense que l’objet est chaud. À température ordinaire, c’est un rayonnement infrarouge, invisible pour nos yeux (les caméras thermiques le détectent).
Quand un objet absorbe un rayonnement, il reçoit de l’énergie et s’échauffe. Les surfaces sombres absorbent davantage le rayonnement ; les surfaces claires ou brillantes en réfléchissent une grande partie.
L’effet de serre
Le sol, chauffé par la lumière du Soleil, émet de l’infrarouge ; les gaz à effet de serre en absorbent une partie et en renvoient vers le sol.
Le sol, chauffé par le Soleil, émet du rayonnement infrarouge. Certains gaz de l’atmosphère, les gaz à effet de serre (vapeur d’eau, dioxyde de carbone CO₂, méthane CH₄), absorbent une partie de ce rayonnement et en renvoient vers le sol.
Cet effet de serre naturel est indispensable à la vie : sans lui, la température moyenne à la surface de la Terre serait d’environ −18 °C au lieu de +15 °C.
Modèle très simplifié (une seule couche d’atmosphère) : il donne des ordres de grandeur, pas une prévision du climat.
Combustions et effet de serre renforcé
Les combustions de charbon, de pétrole et de gaz naturel produisent du dioxyde de carbone (revois le chapitre « La réaction chimique »). Depuis le début de l’ère industrielle, la concentration de CO₂ dans l’air est passée d’environ 280 ppm à plus de 420 ppm (ppm : parties par million).
L’effet de serre est ainsi renforcé : la température moyenne de la Terre a augmenté d’environ 1,1 °C entre la fin du XIXe siècle et la décennie 2011-2020 (rapport du GIEC, 2021).
- Température en °C ; énergie thermique en J.
- Le transfert thermique va du chaud vers le froid jusqu’à l’équilibre thermique.
- Conduction (contact), convection (fluide en mouvement), rayonnement (sans contact, même dans le vide).
- Un objet sombre absorbe davantage le rayonnement ; émettre un rayonnement, c’est céder de l’énergie.
- Effet de serre : les gaz à effet de serre renvoient vers le sol une partie de l’infrarouge ; les combustions le renforcent.
Réponds à toutes les questions, puis calcule ton score.
Quand tu as terminé, découvre ton pourcentage de bonnes réponses (résultat global uniquement).