La chaleur est le flux d’énergie d’une température élevée à une température basse. Lorsque ces températures s’équilibrent, la chaleur cesse de s’écouler, alors le système (ou l’ensemble des systèmes) est dit en équilibre thermique. L’équilibre thermique implique également qu’il n’y a aucune matière qui entre ou sort du système. La loi zéro de la thermodynamique utilise l’équilibre thermique pour définir comment deux systèmes différents peuvent être considérés à la même température. Par exemple, lorsque de la roche en fusion sort d’un volcan, elle dégage de la chaleur dans l’atmosphère jusqu’à ce que la roche et l’atmosphère soient à la même température. Même si les deux systèmes (roche et air) sont très différents, l’équilibre thermique permet une définition de la température pour les deux.

Tous les systèmes tendent vers l’équilibre thermique au fil du temps — et certains systèmes prendront beaucoup plus de temps que d’autres. Le fait de savoir que les systèmes en interaction tendront vers la même température permet des applications importantes dans tous les domaines de la science. Par exemple, la capacité thermique spécifique d’une substance peut être déterminée en la plaçant dans l’eau et en mesurant la température après un certain temps.

Figure 1. La loi zéro de la thermodynamique.

Équilibre de la Terre

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Il est très important que la Terre reste en équilibre thermique pour que sa température reste constante. L’énergie solaire entrant dans la Terre doit être équilibrée — ce qui signifie que la Terre doit rayonner autant que la chaleur qu’elle reçoit. L’effet de serre ralentit le transfert de chaleur de la Terre vers l’espace, rendant la planète plus chaude. La température de la Terre dépend de l’effet de serre naturel pour être habitable par les humains et les autres animaux et sans cela, la Terre serait beaucoup trop froide. Cependant, l’augmentation du dioxyde de carbone, du méthane et du dioxyde d’azote dans l’atmosphère augmente cet effet de serre, ce qui fait que la chaleur dégagée par la Terre est légèrement inférieure à celle absorbée par les flux d’énergie de la Terre. Ce léger déséquilibre par rapport à l’équilibre conduit à un réchauffement climatique qui modifie la planète de manière dangereuse.

Pour en savoir plus

• Loi zéro de la thermodynamique
• Loi de conservation de l’énergie
• Bilan énergétique de la Terre
• Équilibre
• Effet de serre
• Ou explorez une page aléatoire