4.4
Des
Kilocalories
aux
Kilojoules
et Watts
L’unité
des
joules
ou
kilojoules
est une
unité de
base du
Système
SI.
La
première
loi des
états
thermodynamiques :
La
chaleur
est de
l’énergie
Quand on
compare
l’énergie
thermique
avec
l’énergie
mécanique,
seule la
forme
d’énergie
est
différente :
la
quantité
d’énergie
peut
être
indiquée
en
joules
dans les
deux
cas.
L’énergie
mécanique
est
souvent
indiquée
en nm
(Newton-mètres),
l’énergie
électrique
en ws (watt-secondes)
et
l’énergie
thermique
en
joules.
La
relation
entre
ces
unités
est : 1
Nm = 1
Ws = 1 J
Qu’est-ce
que le
joule
exactement?
Nous
savons
que le
joule
est
l’unité
d’énergie
et que
Énergie
=
force x
distance
Force
=
masse
(kg) x
accélération
(m/s2)
Distance
=
mètre
(m)
Énergie
=
kg .
m2/s2
=
Joule
L’unité
kg.m2/s2
n’a en
fait
rien à
voir
avec la
chaleur.
Comment
lier
cette
unité
mécanique
à une
grandeur
thermique ?
J.P.
Joule,
un
naturaliste
anglais
(1818-1889),
prouva
le lien
par des
expériences.
Il
construisit
le
dispositif
expérimental
illustré
en Fig
4-21 et
trouva
l’équivalent
thermique.
fig.
4-21
Expérience
de Joule
pour la
détermination
de
l’équivalence
thermique
Sous
l’effet
du
mouvement
du
rotor,
la
température
d’une
certaine
quantité
d’eau
est
augmentée
d’une
quantité
donnée
(collision
des
molécules).
Cela
correspond
à un
apport
de
chaleur
en
kJ/kg.
Joule
découvrit :
Une
masse de
m = 1 kg
doit
tomber
d’une
hauteur
de h =
427 m
pour
produire
une
quantité
de
chaleur
équivalente
à Q =
4188
Joules.
Cette
masse m
exerce
une
force
(G) du
fait de
l’accélération
de la
pesanteur
(g).
(G = m x
g).
Pour
l’expérience
de Joule
on
obtient :
Energie
= masse
x
accélération
x
distance
Q =
m x g x
h = 1
kg x
9.81 m/s2
x 427m =
4188 kgm2/s2
= 4188 J
D’où : Q
= 4’188
J =
4.188 kJ
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