Histoire de la notion de chaleur.

Le phénomène de dilatation des liquides sous l'effet de la chaleur a servi à la fabrication du premier instrument de mesure des températures, le thermomètre. Celui-ci a été inventé par Galilée, qui en avait construit un avant 1597. Toutefois, jusqu'au XVII^e s., les qualités de chaud et de froid demeurèrent les seules appréciations de la température, aussi bien pour l'examen médical que pour les observations météorologiques ou physiques. À la fin du XVIII^e s., on concevait que la chaleur était transmise par un fluide indestructible et immatériel, le calorique. Mais les mesures de Laplace et de Lavoisier, réalisées à partir d'un calorimètre à glace sur les principaux aspects de l'action calorifique (chaleurs spécifiques de solides, de liquides, de gaz, chaleurs de changements d'état, de dissolution, de réaction, chaleur dégagée par la respiration, etc.), conduisirent à la distinction entre température et quantité de chaleur, ce qui permit de jeter les bases de la calorimétrie.

On reconnut ensuite que les changements d'état, par exemple le passage de l'état liquide à l'état solide, sont valables pour tous les corps et que la chaleur rayonnante est de même nature que la lumière.

En 1824, Sadi Carnot énonça les relations qui existent entre la chaleur et le travail mécanique, jetant ainsi les bases d'un nouveau domaine de la physique, la thermodynamique. Dans les années 1840, Joule posa le principe de l'équivalence du travail et de la chaleur en montrant que celle-ci peut être convertie en travail et vice versa.

Transmission de la chaleur.

D'un corps à un autre, celle-ci s'effectue selon trois mécanismes : dans la conduction, la chaleur se propage à l'intérieur des corps matériels, des régions chaudes vers les régions froides ; dans le rayonnement, un corps chaud émet des radiations électromagnétiques qu'absorbent les corps qui lui sont soumis ; dans la convection, la chaleur, portée par un fluide, est entraînée par le mouvement de celui-ci.

Effets et mesure.

Un apport de chaleur provoque le plus souvent une variation de la température du système qui le reçoit, mais il peut aussi provoquer une transition de phase (fusion, vaporisation, changement de structure [allotropie]) à température constante pour un corps pur. Le concept de quantité de chaleur contenue dans un corps n'a pas de sens ; on ne peut parler que de la quantité de chaleur reçue ou cédée au cours d'une transformation. Les échanges de chaleur et de travail d'un système avec l'extérieur sont régis par les deux premiers principes de la thermodynamique. La théorie cinétique de la matière assimile le transfert de chaleur entre deux systèmes à un transfert de l'énergie cinétique des atomes ou des molécules qui les constituent.

L'unité de quantité de chaleur du système SI est le joule. On utilise encore fréquemment la calorie (1 cal = 4,18 J).