Équilibre thermique

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Lorsque deux corps de températures différentes entrent en contact, ils échangent de l’énergie thermique de sorte à ce que leurs températures respectives s’égalisent. En physique statistique et en thermodynamique, l'équilibre thermique représente la situation où la température au sein d'un système est uniforme.

Température d'équilibre thermique[modifier | modifier le code]

La température d'équilibre thermique est atteinte lorsqu'un corps ayant une température plus élevée transfère de l'énergie thermique à un autre corps ayant une température plus basse, selon le principe zéro de la thermodynamique. Ce transfert s'effectue jusqu'à ce que les deux corps soient à la même température.

Calcul[modifier | modifier le code]

Supposons une évolution dans laquelle un corps 1, ayant une température élevée, transmet de l'énergie thermique à un corps 2, ayant une température basse. L'énergie dégagée par le corps 1 est récupérée par le corps 2 en entier, dans une évolution idéale.

L'équation pratique pour cette évolution thermique est :

-C_{p_1} \times m_1 \times (T_E - T_1) = C_{p_2} \times m_2 \times (T_E - T_2) [Équation 1]

Où :

  • C_{p_1} est la chaleur massique (aussi appelée capacité thermique) du corps 1, en kilojoules par kilogramme-kelvin (kJ/(kg⋅K)
  • m_1 est la masse du corps 1, en kilogrammes (kg).
  • T_1 est la température du corps 1, en kelvins (K).
  • T_E est la température d'équilibre thermique, en kelvins (K).
  • C_{p_2} est la chaleur massique (aussi appelée capacité thermique) du corps 2, en kilojoules par kilogramme-kelvin (kJ/(kg⋅K))
  • m_2 est la masse du corps 2, en kilogrammes (kg).
  • T_2 est la température du corps 2, en kelvins (K).

Ainsi, l'équation 1 peut se traduire comme :

T_E = \frac{T_1 \times C_{p_1} \times m_1 + T_2 \times C_{p_2} \times m_2}{C_{p_1} \times m_1 + C_{p_2} \times m_2}