I. La thermodynamique

Les notions principales de la thermodynamique sont celles de chaleur et de température.
On peut définir la thermodynamique comme la science de tous les phénomènes qui dépendent de la température et de ses variations.
La thermodynamique se décompose en plusieurs principes, les plus importants étant le premier et le second mais il ne faut pas pour autant oublier les principes zéro et troisième. Par conséquent on se concentrera sur le premier et le deuxième et principalement sur le premier qui nous servira au cours de nos expériences.

I. Les deux grands principes de la thermodynamique

I.a Le premier principe

C’est le principe conservation de l’énergie qui prouve qu’elle est toujours conservée  donc l’énergie totale d’un système isolé ne varie pas. Les événements qui ont lieu se traduisent par des transformations de certaines formes d’énergie en d’autres formes d’énergie.
Donc l’énergie vient forcément d’un endroit, on peut donc en conclure qu’elle est en quantité invariable dans la nature. Et ainsi l’énergie se transmet d’un système à un autre. Et ainsi, on ne crée pas l’énergie mais on la transforme.
Ce principe est également une loi générale qui sert toutes les théories physiques (mécanique, électromagnétisme, physique nucléaire…).
Il rejoint un principe rendu public par Lavoisier qui dit que « Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme ».
On en retient une équation pour un système fermé (comme une maison), qui est :

ΔUt = ΔU1 + ΔU2 = W + Q

W = travail
Q = transfert thermique
ΔUt en joules

I.b Le deuxième principe

C’est le principe d’évolution des systèmes qui permet d’affirmer la dégradation de l’énergie.
L’énergie d’un système passe nécessairement et spontanément de formes concentrées et potentielles à des formes diffuses et cinétiques (frottement, chaleur, etc.).
Ce deuxième principe introduit la notion d’irréversibilité d’une transformation, la transformation ne peut se faire que dans un sens. Mais également la notion d’entropie, qui veut que l’ entropie d’un système isolé reste constante ou bien augmente.
On peut interpréter ce principe comme une « mesure du désordre » ainsi que l’impossibilité du passage « désordre » à « ordre » sans une aide extérieure.

II. Chaleur et température

Au XIXe siècle un grand succès de la thermodynamique est d’avoir pu donner une définition de la température absolue d’un corps. ce qui a donné naissance à la création de l’échelle de kelvin (symbole : K). Elle donne la température minimale pour tous les corps soit :

0K = −273,15 °C

Le 0 kelvin est le concept du zéro absolu qui voit le jour en 1702 grâce au physicien français Guillaume Amontons.

Pour définir la température, Lavoisier défend une théorie  qui attribue à un fluide spécial (invisible, impondérable ou presque) les caractéristiques de la chaleur (le calorique) qui circulerait d’un corps à un autre.
Ainsi plus un corps est chaud, plus il contiendrait de calorique, cependant, il s’avère que cette théorie est fausse car le calorique ne peut pas être apparenté à une quantité physique conservée.
La thermodynamique décrit la chaleur comme étant un transfert d’énergie désordonnée d’un système vers un milieu extérieur car l’énergie thermique correspond à l’énergie cinétique des molécules qui se déplacent et subissent plusieurs chocs de façon aléatoire.
On décrit l’énergie transférée comme désordonnée au niveau microscopique, pour faire opposition au transfert d’énergie au niveau macroscopique qui lui est ordonné. Ce transfert est réalisé par le biais d’un travail (W).