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La température
Définition
La température est une quantité qui caractérise la sensation de chaleur ou de froid. En France, la mesure des températures est réalisée suivant l'échelle Celsius notée °C. En sciences, l'unité Kelvin (K) est utilisée car elle a l'avantage de toujours être positive. Il existe aussi Fahrenheit proposé en 1724 par le physicien allemand Daniel Gabriel. Cette unité est utilisé principalement aux Etats-Unis.
Conversions
Voici les formules permettant de convertir les unités de témpératures.
Soient C et F les températures repectives en °C et °F. La relation est :
Ou encore :
Soient C et F les températures repectives en °C et °F. La relation est :
Ou encore :
Note : la température en kelvin n'est jamais négative. En effet, le zéro absolue se situe proche de -273,15 °C, il n'est pas possible d'aller plus bas !
Variations de température
Dans la troposphère, la température diminue lorsque l’altitude augmente, pour atteindre une valeur de –56.5 °C à sa limite supérieure. La tropopause - transition entre la troposphère et la stratosphère - marque l'entrée dans une couche d'inversion de température, c'est à dire que la température se met à augmenter avec l'altitude !
Dans la troposphère, à chaque élévation de 1000 pieds, la température diminue de 2 °C. Autrement dit, la température décroît de :
Echanges thermiques
On distingue trois types de transfert thermique, qui peuvent coexister. LLes trois modes de transfert thermique sont la conduction, la convection et le rayonnement. Chacun de ces modes implique un mécanisme distinct pour le transfert de la chaleur.
Conduction
La conduction est le transfert de chaleur à travers un matériau solide, liquide ou gazeux, sans mouvement global du matériau lui-même. Cela se produit principalement par l'intermédiaire des vibrations des atomes et des molécules dans la matière. Par exemple, lorsqu'un bout d'une tige métallique est chauffé, la chaleur se propage progressivement vers l'autre bout de la tige.
Convection
La convection est le transfert de chaleur par le mouvement d'un fluide (liquide ou gaz). Ce mouvement peut être naturel (convection naturelle) dû aux différences de densité causées par des variations de température, ou forcé (convection forcée) par une source externe comme une pompe ou un ventilateur. Par exemple, m'eau chauffée dans une casserole monte à la surface, tandis que l'eau froide descend, créant ainsi un courant de convection qui uniformise la température de l'eau.
Rayonnement
Le rayonnement est le transfert de chaleur sous forme d'ondes électromagnétiques, principalement infrarouges. Ce mode de transfert n'a pas besoin de milieu matériel et peut se produire dans le vide. Par exemple, la chaleur du soleil atteint la Terre par rayonnement, traversant l'espace vide entre le soleil et notre planète.