Quel lien existe-t-il entre la chaleur et la température, entre la masse et l'énergie thermique, entre le ressenti et le confort thermique ?

La confusion entre ces notions est courante, c'est pourquoi il convient d'y répondre en définissant ce que désignent ces termes et de comprendre quel lien les unit.

La chaleur est une forme d'énergie qui se transmet entre deux corps qui ne sont pas à la même température et qui se déplace du corps le plus chaud vers le corps le plus froid.

Chaleur = Transfert d'énergie d'un objet à un autre. C'est l'énergie du déplacement des particules d'un objet.

La température correspond à la mesure de la chaleur d'un corps. Il s'agit de la mesure du degré d'agitation des particules atomiques contenues dans la matière. Plus les particules : atomes ou molécules sont en mouvement, plus la température est élevée.

Masse = Quantité d'atomes contenus dans la matière.

Plus la quantité de molécules qui constituent un objet augmente, plus l'énergie thermique augmente.

Plus la température d'un objet augmente, plus l'énergie thermique augmente.

Et inversement.

Si nous disposons d'un verre d'eau à 70°C et d'une baignoire dont l'eau est portée à 25°C, quelle quantité d'eau contient le plus d'énergie thermique ?

La température est beaucoup plus élevée dans le verre que dans la baignoire, mais le verre contient beaucoup moins de molécules. L'énergie thermique est par conséquent plus faible dans le verre que dans la baignoire qui pourtant a une température plus basse.

Imaginons maintenant que nous souhaitions réchauffer une piscine avec un seau d'eau chaude à 35°C et une autre piscine à l'aide d'un verre d'eau très chaude à 70°C.

Remplaçons les molécules d'eau par des billets de banque :

un seau d'eau remplit de billets de 50€ et un verre d'eau remplit de billets de 100€.

Le montant total contenu dans le seau est beaucoup plus important que le montant total contenu dans le verre.

Dans le verre, la qualité de l'eau chaude, comme la valeur des billets de banque est plus élevée.

Dans le seau, la quantité de l'eau chaude comme la quantité des billets de banque est plus importante.

C'est la vitesse des molécules qui détermine la qualité de ce qui est chaud. Cette qualité dépend uniquement de la vitesse des molécules et n'a rien à voir avec leur masse totale.

Même si les molécules d'eau contenues dans le seau se déplacent moins vite, elles sont plus nombreuses. Elles ont en masse ce qu'elles n'ont pas en vitesse. La quantité de ce qui est chaud est déterminé à la fois par la masse et la vitesse.

La grand différence qui existe entre la température et la chaleur est que la température dépend uniquement de la vitesse alors que la chaleur dépend à la fois de la vitesse et de la masse.

Qualité de ce qui est chaud = Température = vitesse

Quantité de ce qui est froid = Chaleur = vitesse + masse

L'eau dans le verre a une très haute température mais contient très peu de chaleur et l'eau dans le seau a une température beaucoup plus basse mais contient beaucoup plus de chaleur.

Conclusion, un seau d'eau à 35°C est plus efficace pour réchauffer une piscine qu'un verre d'eau à 70°C. La quantité à plus faible température est préférable à une qualité à plus forte température.

L'énergie thermique dépend de la masse d'un corps et du degré d'agitation des particules qui le compose.

Energie thermique = Masse + température

Un corps tempéré à 25°C qui dispose d'une surface d'échange thermique 40 fois supérieure à celle d'un corps chaud dont la température est de 70°C, possède une énergie thermique nettement supérieure.

Cette masse plus importante associée à des températures très basses (proches de celles de la peau) est synonyme de confort thermique.

Le ressenti thermique est ce lien subtil qui relie cette notion de chaleur à celle de la température.

Pour cela nous allons tenter une petite expérience.

Prenons trois récipients de volume égal, mais dont la température est différente.

Plongez votre main gauche dans celui dont la température est de 5°C et votre main droite dans celui sont la température est de 35°C durant 30 secondes.

Une fois le temps passé, sortez vos deux mains et plongez-les dans celui du milieu dont l'eau est tempérée à 20°C.

Quel va être votre ressenti ?

Naturellement, votre main gauche va ressentir une sensation de chaleur, alors que votre main droite une sensation de froid. Et pourtant la température du récipient est de 25°C pour les deux mains.

Nous comprenons désormais que le ressenti n'est qu'une sensation perçue bien réelle, bien que fausse thermiquement parlant et que la notion de chaleur et de température sont bien différents.

La notion de confort thermique est un rapport étroit entre la masse d'un corps et de sa température.

Le plafond rayonnant dispose de la surface la plus importante d'échange thermique avec la température la plus basse possible.

Cette adéquation entre la taille et la température appliquée, jumelée avec l'absence d'obstacles à la diffusion de l'énergie thermique permet au plafond rayonnant d'être le mode de chauffage le plus performant comparé à tous les systèmes existants.

Il reprend à son avantage les principes qui régissent l'action bienfaisante des rayons du soleil, source de vie et de confort absolu.