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Concept
Température thermodynamique
Résumé
La température thermodynamique est une formalisation de la notion expérimentale de température et constitue l’une des grandeurs principales de la thermodynamique. Elle est intrinsèquement liée à l'entropie.
Usuellement notée , la température thermodynamique se mesure en kelvins (symbole K). Encore souvent qualifiée de « température absolue », elle constitue une mesure absolue parce qu’elle traduit directement le phénomène physique fondamental qui la sous-tend : l’agitation des constituant la matière (translation, vibration, rotation, niveaux d'énergie électronique). Son point origine, ou zéro absolu, correspond par définition à l’état de la matière où ces particules ont une entropie minimale, ce qui correspond généralement à une énergie minimale.
La température est une notion qui a évolué avec la connaissance de la matière. On peut distinguer diverses étapes du concept.
On s'intéresse ici aux états thermodynamiques d'équilibre et aux possibilités (ou à l'impossibilité) de passer d'un état à un autre par une transformation quasi statique, c'est-à-dire s'effectuant par une suite d'états d'équilibre. Cette partie de la thermodynamique devrait en toute logique s'appeler « thermostatique », mais ce mot est défini comme adjectif dans un autre sens.
Au , l'apparition du thermomètre permet de quantifier les notions d'état chaud ou froid d'un milieu, quantités accessibles à la perception corporelle. La température thermométrique est ce que mesure l'appareil : un effet, en l'occurrence la dilatation thermique d'un liquide. Le lien avec la température se fait par le choix d'une échelle de référence, qui est le problème de la thermométrie. Mais cela ne renseigne en rien sur la nature de la température et ne donne que peu d'indications sur ses propriétés.
À la même époque, Joseph Black établit le lien entre température et chaleur en introduisant la capacité thermique . Si on se place à volume constant :
Cette loi montre que la température est une quantité substituable à la chaleur et donc à l'énergie interne en l'absence de travail.
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