Nous savons que la matière est composée de minuscules particules appelées atomes et molécules. Les molécules peuvent exister librement dans la nature et posséder toutes les propriétés de la matière. Les molécules sont en mouvement et elles ont aussi la force d'attraction entre elles. En raison du mouvement, les molécules ont une énergie cinétique et en raison de la force d'attraction, elles ont une énergie potentielle. Lorsqu'une substance est chauffée (ou lorsqu'une substance absorbe de la chaleur), les molécules commencent à vibrer plus rapidement, de sorte que l'énergie cinétique augmente. Lorsque la substance est refroidie, le mouvement des molécules ralentit et, par conséquent, l'énergie cinétique diminue. L'énergie cinétique totale des molécules de la substance est appelée son énergie cinétique interne et l'énergie potentielle totale des molécules est appelée son énergie potentielle interne. La somme de l'énergie cinétique interne et de l'énergie potentielle interne est appelée énergie interne totale ou énergie thermique de la substance. Elle est mesurée dans l'unité joule.
Dans cette leçon, nous allons apprendre :
Lorsque deux corps à des températures différentes sont maintenus en contact, la chaleur circule d'un corps à haute température vers le corps à basse température . L'énergie cinétique moyenne de la substance est une mesure de la température du corps. Lorsqu'il y a une augmentation de l'énergie cinétique moyenne des molécules d'une substance, sa température augmente, et s'il y a une baisse de l'énergie cinétique moyenne des molécules d'une substance, sa température diminue.
Gardez une poêle à frire sur le feu. La poêle devient rapidement chaude, car la chaleur passe de la flamme à la poêle. Retirez maintenant la casserole du feu. Progressivement, la casserole se refroidira car la chaleur est transférée de la casserole vers l'environnement. Dans les deux cas, la chaleur circule d'un objet plus chaud vers un objet plus froid.
Expérience 1 : Disons que nous avons deux objets. Objet A ayant une température de 100 o C et objet B ayant une température de 10 o C. Gardez les deux objets en contact l'un avec l'autre.
Résultat : la chaleur sera transférée de l'objet A à B jusqu'à ce que la température soit la même dans les deux objets. Supposons que l'objet A tombe à 50 o C et que la température de l'objet froid B monte à 50 o C. Cet état est connu sous le nom d' équilibre thermique. Dans l'état d'équilibre thermique, l'énergie thermique est toujours transférée entre ces deux objets mais le flux net d'énergie thermique est nul.
Expérience 2 : Faites chauffer de l'eau dans une petite casserole. Au bout de cinq minutes, essayez de tenir la poignée de la casserole pour la retirer de la flamme. Que pensez-vous qu'il va arriver à vos mains ? Vous retirerez immédiatement votre main de la poignée en acier. 
Votre main sentira la chaleur de la casserole. La raison en est qu'une partie de l'énergie thermique est transférée de la casserole à votre main. La chaleur se transfère d'un objet chaud à un objet froid s'il y a contact entre eux. En physique, on dit que le transfert de chaleur nécessite un milieu. La conduction thermique est le mouvement de chaleur d'un objet à un autre qui a une température différente lorsqu'ils se touchent. Dans les solides, généralement, la chaleur est transférée par le processus de conduction.
Exemples:
Conducteurs et isolateurs
Toutes les substances conduisent-elles facilement la chaleur ? Vous avez dû remarquer que la casserole métallique pour la cuisson a un manche en plastique ou en bois. Vous pouvez soulever une casserole chaude en la tenant par la poignée sans vous blesser. La raison en est que différents objets conduisent différentes quantités d'énergie thermique en raison de la nature du matériau dont ils sont faits.
Expérience 3 :
Faire chauffer de l'eau dans une petite casserole ou un bécher. Rassemblez des articles tels qu'une cuillère en acier, une balance en plastique, un crayon et un diviseur. Trempez une extrémité de chacun de ces articles dans de l'eau chaude. Attendez quelques minutes, puis sortez ces articles un par un en touchant l'extrémité trempée. Entrez votre observation dans un tableau :
| Article | Fait de | L'autre extrémité chauffe-t-elle O/N ? |
| Cuillère en acier | Métal | Oui |
| Diviseur | Métal | Oui |
| Échelle | Plastique | N |
| Crayon | Bois | N |
Les matériaux qui permettent à la chaleur de les traverser facilement sont des conducteurs de chaleur. Par exemple, fer, acier, aluminium, cuivre. Les matériaux qui ne laissent pas passer facilement la chaleur sont de mauvais conducteurs de chaleur comme le plastique et le bois. Les mauvais conducteurs sont appelés isolants.
L'eau et l'air sont de mauvais conducteurs de chaleur. Alors, comment s'effectue le transfert de chaleur dans ces substances ? Laissez-nous découvrir!
Expérience 4 : Placez votre main légèrement au-dessus du feu. Faire attention. Gardez vos mains à une distance de sécurité de la flamme afin qu'elles ne se brûlent pas.
Résultat: Vous sentirez la chaleur du feu. Jusqu'à présent, nous avons appris que le transfert de chaleur entre les objets lorsqu'ils sont en contact les uns avec les autres, alors qu'est-ce qui fait que nos mains ressentent la chaleur du feu sans le toucher ? Raison : Les molécules de fluides (liquides et gaz) possèdent de l'énergie cinétique et, comme nous le savons, l'énergie cinétique du gaz dépend de l'énergie thermique ou de la température. Les molécules de gaz qui sont en contact avec le feu absorbent l'énergie thermique du feu, par conséquent, l'énergie cinétique des molécules de gaz augmente, elles se lèvent et frappent votre main. Les mains absorbent l'énergie thermique de ces molécules et vous avez chaud.
Voyons maintenant comment se passe le transfert de chaleur dans le cas d'un liquide :
Expérience 5 : Prenez un bécher et remplissez-le d'eau et placez-le au-dessus de la flamme.
Résultat : lorsque l'eau est chauffée, l'eau près de la flamme devient chaude. L'eau chaude monte à mesure que les molécules d'eau deviennent moins denses à mesure qu'elles absorbent l'énergie thermique. L'eau froide des côtés descend vers la source de chaleur. Cette eau devient également chaude et monte et l'eau des côtés descend. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que toute l'eau soit chauffée.
Ce mode de transfert de chaleur dû au mouvement de masse des fluides est appelé convection.
Exemples:
Quand on sort au soleil, on a chaud. Comment la chaleur du soleil nous parvient-elle ? Il ne peut pas nous atteindre par conduction ou convection car il n'y a pas de milieu tel que l'air dans la plupart des parties de l'espace entre la terre et le soleil. La chaleur du soleil nous parvient par un autre processus connu sous le nom de rayonnement . Le transfert de chaleur par rayonnement ne nécessite aucun fluide. Elle peut avoir lieu qu'un milieu soit présent ou non.
Chaque objet émet de la chaleur. Notre corps aussi donne de la chaleur à l'environnement et en reçoit de la chaleur par rayonnement. Lorsque cette chaleur tombe sur un objet, une partie de celle-ci est réfléchie, une partie est absorbée et une partie peut être transmise. La température de l'objet augmente en raison de la partie absorbée de la chaleur.
Expérience 6 : Prenez deux récipients métalliques identiques, l'un en noir et l'autre en blanc. Versez des quantités égales d'eau dans chacun et laissez-les au soleil de midi pendant environ une heure.
Résultat : mesurez la température de l'eau dans les deux récipients. La température de l'eau dans le récipient noir est supérieure à celle du récipient de couleur blanche. Les objets noirs sont de bons absorbeurs de rayonnements tandis que les objets blancs sont de mauvais absorbeurs ou de bons réflecteurs de rayonnements.
Exemples:
