La chaleur est le transfert d’énergie cinétique d’un milieu ou d’un objet à un autre, ou d’une source d’énergie à un milieu ou un objet. Ce transfert d’énergie peut se produire de trois manières : rayonnement, conduction et convection.
L’unité standard de chaleur dans le Système international d’unités (SI) est la calorie (cal), qui correspond à la quantité de transfert d’énergie nécessaire pour élever d’un degré Celsius la température d’un gramme d’eau liquide pure, à condition que la température de l’eau soit supérieure au point de congélation et inférieure au point d’ébullition. Parfois, la kilocalorie (kcal) est spécifiée comme unité de chaleur ; 1 kcal = 1000 cal. (C’est ce qu’on appelle la calorie de régime.) Plus rarement, on utilise l’unité thermique britannique (Btu). Il s’agit de la quantité de chaleur nécessaire pour augmenter la température d’une livre d’eau liquide pure d’un degré Fahrenheit.
Un exemple de chaleur par rayonnement est l’effet de l’énergie infrarouge (IR) lorsqu’elle frappe une surface. L’IR est un champ électromagnétique capable de transférer de l’énergie d’une source, telle qu’une cheminée, à une destination, telle que les surfaces à l’intérieur d’une pièce. Le rayonnement ne nécessite pas de milieu intermédiaire ; il peut se produire dans le vide. Il est responsable du réchauffement de la Terre par le soleil.
La chaleur par conduction a lieu lorsque deux milieux ou objets matériels sont en contact direct, et que la température de l’un est supérieure à celle de l’autre. Les températures tendent à s’égaliser ; ainsi la conduction thermique consiste en un transfert d’énergie cinétique du milieu le plus chaud vers le milieu le plus froid. Un exemple est l’immersion d’un corps humain refroidi dans un bain chaud.
La chaleur par convection se produit lorsque le mouvement d’un liquide ou d’un gaz transporte l’énergie d’une région plus chaude vers une région plus froide. Un bon exemple de convection est la tendance de l’air chaud à monter et de l’air froid à descendre, égalisant la température de l’air à l’intérieur d’une pièce contenant un poêle chaud. On pense que la convection thermique (ainsi que la conduction) a lieu à l’intérieur de la Terre, transférant l’énergie cinétique du noyau interne à la croûte en passant par le noyau externe et le manteau. Dans cette situation, le noyau externe et le manteau se comportent comme des liquides sur de longues périodes de temps.
Voir aussi le tableau des unités physiques.