Chapitres
Le choc thermique en physique
Les fissures et les éclatements
En cas de bris de glace, sachez que vous êtes libre de choisir le garagiste qui effectuera la réparation, votre assurance ne peut pas vous imposer un professionnel.
Le durcissement
On peut utiliser le choc thermique afin de rendre plus résistant un matériau. C'est notamment le cas de l'acier chauffé au rouge que l'on plonge ensuite et de façon brutale dans de l'eau, ou de l'huile, froide. On appelle cela un phénomène de trempe et permet d'interrompre rapidement une réaction. La technique de la trempe thermique est également utilisé dans le but de fabriquer du verre trempé. 
Tester un matériau grâce au choc thermique
De nombreux tests peuvent être réalisé afin de tester la résistance d'un matériau. Dans ce cas, on réalise le teste dans un enceinte à chocs thermiques, abrégé VRT. Cette enceinte est composée de deux chambres dont l'une avec des températures négative et une autre pour les températures positives. Le choc se produit donc lorsque les échantillons sont transférés de façon très rapide, un transfert d'environ 10 secondes en général, d'une chambre à l'autre. On peut donc, par exemple, faire passer un échantillon d'une température de -80°C à une température de 220°C, tout dépend du test mais également des capacités de la machine utilisée. De ce fait, toute faiblesse mécanique invisible de composants électroniques peut être rapidement révélée lorsque les échantillons sont soumis à un cycle de chocs thermiques rapide.
Le choc thermique sur l'être-vivant
De façon générale, lorsque l'on parle de choc thermique en médecine, on parle d'un stress subi par un organisme vivant suite à une élévation ou une diminution rapide de sa température au-delà d'une certaine valeur définie. Ce phénomène conduit alors à l'activation des protéines de choc thermique de l'organisme. Un tel événement peut d'ailleurs provoquer la mort de cet organisme. C'est un phénomène qui est d'ailleurs utilisé afin de stériliser le lait UHT (Ultra Haute Température). 
En revanche, les fromages au lait cru ne sont pas confectionnés avec du lait UHT, c'est pourquoi ils sont déconseillés aux femmes enceintes.
L'hydrocution
Une hydrocution correspond à un choc thermique subi par un être humain au contact d'un environnement aquatique. Même si, aujourd'hui, ce terme est utilisé pour parler de façon plus générale de la noyade provoquée par l'hydrocution. Du côté médical et scientifique, ce terme correspond plus simplement à un malaise vagal.
Le mécanisme de l'hydrocution
| Matériaux | Conductivité thermique (en W.m-1.K-1) à 20°C |
|---|---|
| Silicium | 146 |
| Nitrure de silicium | 20-65 |
| Quartz | 6,8-12 |
| Bakélite (1,3 g/cm3) | 1,4 |
| Verre | 1,2 |
| Béton | 0,92 |
| Eau | 0,6 |
| EPDM | 0,36-0,40 |
| Epoxy | 0,25 |
| Dihydrogène (gaz) | 0,17 |
| Amiante | 0,16778 |
| Hélium (gaz) | 0,14 |
| Asphalte (2,1 g/cm3) | 0,06 |
| Dioxygène (gaz) | 0,027 |
| Air (100 kPa) | 0,0262 |
| Cuir | 0,088 |
Remarque
Contrairement aux idées reçues, il n'est pas scientifiquement reconnu que la digestion favoriserait l'hydrocution. En effet, selon une étude menée aux Etats-Unis, seul 1% des noyades ont eu lieu après un repas alors que la baignade après une consommation de boissons alcoolisée augmente de façon drastique le risque de noyade. D'ailleurs, une étude de plusieurs centaines de morts d'adultes par noyade en Californie a permis de révéler que près de 41% des noyades étaient liées à la consommation d'alcool. Dans le cas des adolescents, ce pourcentage descend à 25% des noyades.
Les transferts thermiques
Ce qu'on appelle transfert thermique en sciences est plus couramment appelé chaleur dans la vie quotidienne. Un transfert thermique correspond à l'un des modes d'échange d'énergie thermique entre deux systèmes. Dans le cas du double vitrage, on parlera du système extérieur et du système intérieur (la maison). Cela correspond à une notion fondamentale de la thermodynamique et, contrairement au travail, les transferts thermiques correspondent à un bilan de transferts d'énergie dits microscopiques et désordonnées. Il est possible de distinguer trois type de transfert thermique, tous pouvant coexister :
- La conduction correspond à la diffusion progressive de l'agitation thermique dans la matière ;
- La convection correspond au transfert thermique qui accompagne des déplacements macroscopiques de la matières ;
- Et le rayonnement qui correspond à la propagation de photons.
Ainsi, la quantité de chaleur, notée Q et exprimée en joule, correspond à la quantité d'énergie qui sera échangée par le moyen de ces trois différents type de transfert. Une convention indique alors que, lorsque Q > 0, on dit que le système reçoit de l'énergie. De plus, il peut être intéressant de retenir que la thermodynamique fait appel au concept de chaleur afin de mettre en place le premier mais aussi de deuxième principe de la thermodynamique. Malgré tout cela, il reste de nombreuses ambiguïtés mais également de nombreuses confusions qui s'entretiennent. En effet, malgré le sens que l'on accorde à chaleur dans la vie quotidienne, le principe de chaleur au sens thermodynamique du mot n'a aucun lien avec la température. Cependant, il reste vrai que les transferts thermiques spontanées se font toujours du système le plus élevé en température vers le système le moins élevé en température même s'il reste possible de provoquer l'inverse grâce à une machine thermique comme un réfrigérateur. L'exemple le plus simple de situation mettant en jeu un transfert thermique est celui de deux corps en contact ayant des températures différentes. Le corps le plus chaud cède de l'énergie au corps le plus froid par conduction ; sa température diminue, le désordre, l'agitation thermique, diminue. En contrepartie, la température du corps froid augmente, l'agitation thermique augmente en son sein. Il est d'ailleurs intéressant de noter que, lorsqu'il y a un changement d'état, le corps pur ne changera pas de température bien qu'il échange de l'énergie sous forme de chaleur.
Exercice sur le béton et les changements brusques de température
On cherche à déterminer l'évolution du profil de température dans le mur en béton d'un bâtiment suite à une variation brusque de la température extérieure. On modélise le béton par un milieu homogène semi-infini x ≥ 0. La température initiale du béton et de l'extérieur est uniforme égale à T1. A t = 0, la température extérieure, pour x ≤ 0, prend la valeur constante T2.
- Quelle est l'équation vérifiée par la température T(x,t) dans le béton ?
- Justifiez mathématiquement que la fonction f(x/λ) est la dilatée d'un coefficient λ selon x de la fonction f(x) .
- On cherche donc la solution T(x,t) sous la forme T(u) avec u = x / (Dt)1/2 où D représente le coefficient de diffusion de l'équation de diffusion thermique. En déduire l'équation différentielle vérifiée par T(u).
- Résoudre cette équation en utilisant la fonction erf(x) définie par : [ text { erf } left( x right) = frac { 2 } { sqrt { pi } } int _ { 0 } ^ { x } exp left( - t ^ { 2 } right) text { d}t ]
- Représenter le profil de température dans le béton, et décrire son évolution.
- Quelle est la condition sur la durée d'évolution de la température extérieure pour que l'on puisse utiliser la notion de résistance thermique pour évaluer le flux thermique dans le béton d'épaisseur e ?
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