L’essentiel
Trois conversions reviennent sans cesse en physique. Pour passer des kelvins aux degrés Celsius, retire 273,15 : θ = T − 273,15. Pour passer des kWh aux joules, multiplie par 3,6 × 10⁶ : 1 kWh = 3 600 000 J. Pour passer des hPa aux Pa, multiplie par 100 : 1 hPa = 100 Pa.
Les conversions à connaître en physique
Les formules de physique fonctionnent avec les unités du système international. Les conversions se font donc avant le calcul, pas après. Ce tableau rassemble celles qui tombent le plus souvent dans les exercices.
| Grandeur | Équivalence | Pour convertir |
|---|---|---|
| Température | T (K) = θ (°C) + 273,15 | Ajouter ou retirer 273,15 |
| Énergie | 1 kWh = 3,6 × 10⁶ J | Multiplier ou diviser par 3,6 × 10⁶ |
| Énergie | 1 Wh = 3 600 J | Multiplier ou diviser par 3 600 |
| Pression | 1 hPa = 100 Pa | Multiplier ou diviser par 100 |
| Vitesse | 1 m/s = 3,6 km/h | Multiplier ou diviser par 3,6 |
| Masse volumique | 1 g/cm³ = 1 000 kg/m³ | Multiplier ou diviser par 1 000 |
| Volume | 1 L = 1 dm³ = 10⁻³ m³ | Multiplier ou diviser par 1 000 |
Kelvin en degrés Celsius
Le kelvin (K) est l’unité de température du système international. Son zéro est le zéro absolu, la température la plus basse possible, qui correspond à −273,15 °C. Une température en kelvins n’est donc jamais négative.
Une variation de 1 K est égale à une variation de 1 °C : seul le zéro de l’échelle change. Pour un écart de température, il n’y a rien à convertir.
T (K) = θ (°C) + 273,15 et θ (°C) = T (K) − 273,15.
| Repère | Degrés Celsius | Kelvins |
|---|---|---|
| Zéro absolu | −273,15 °C | 0 K |
| Fusion de la glace | 0 °C | 273,15 K |
| Température ambiante | 20 °C | 293,15 K |
| Ébullition de l’eau, à pression normale | 100 °C | 373,15 K |
- Kelvin en degrés. 300 K correspondent à 300 − 273,15 = 26,85 °C.
- Degrés en kelvin. −196 °C correspondent à −196 + 273,15 = 77,15 K.
Astuce : On écrit « 300 K » et on dit « 300 kelvins », sans le mot degré et sans le signe °. Si l’énoncé le permet, 273 suffit à la place de 273,15.
kWh en joules
Le joule (J) est l’unité d’énergie du système international. Le kilowattheure (kWh) est celle de ta facture d’électricité : c’est l’énergie consommée par un appareil de 1 kW pendant 1 h.
L’équivalence se retrouve sans effort : 1 kWh = 1 000 W × 3 600 s = 3 600 000 J.
1 kWh = 3,6 × 10⁶ J = 3,6 MJ. Des kWh aux joules : × 3,6 × 10⁶. Des joules aux kWh : ÷ 3,6 × 10⁶.
- kWh en joules. 2,5 kWh = 2,5 × 3,6 × 10⁶ = 9,0 × 10⁶ J.
- Joules en kWh. 1,8 × 10⁷ J = 1,8 × 10⁷ ÷ (3,6 × 10⁶) = 5,0 kWh.
- À partir d’une puissance. Un radiateur de 1,5 kW fonctionne 4 h : E = 1,5 × 4 = 6,0 kWh, soit 6,0 × 3,6 × 10⁶ = 2,16 × 10⁷ J.
Astuce : Avec E = P × t, deux choix cohérents existent : P en watts et t en secondes pour des joules, ou P en kilowatts et t en heures pour des kWh.
hPa en Pa
Le préfixe hecto signifie 100 : 1 hPa = 100 Pa. La pression atmosphérique normale, 1 013 hPa, vaut donc 101 300 Pa. Dans l’autre sens, on divise par 100 : 98 000 Pa = 980 hPa.
Le détail des conversions entre bar, pascal et hectopascal se trouve sur la page consacrée à la pression.
La méthode pour ne pas se tromper
- Repère l’unité attendue par la formule avant de commencer.
- Écris l’équivalence de base, par exemple 1 kWh = 3,6 × 10⁶ J.
- Choisis le sens : vers une unité plus petite, le nombre grandit, donc on multiplie.
- Contrôle l’ordre de grandeur : un résultat en joules est bien plus grand que le même en kWh.
Astuce : Pour la température, on ajoute ou on retire une valeur, on ne multiplie pas : c’est la seule conversion du tableau qui n’est pas une proportionnalité.
Les erreurs à éviter
Ajouter 273,15 à un écart de température Un écart de 15 °C vaut un écart de 15 K
Les deux échelles ont des graduations de même taille. Le décalage de 273,15 ne concerne que les températures, pas leurs différences.
1 kWh = 1 000 J 1 kWh = 3 600 000 J
Le kilo ne suffit pas : il faut aussi convertir l’heure en secondes, soit 1 000 × 3 600.
Écrire 300 °K Écrire 300 K
Le kelvin s’emploie sans le mot degré et sans le signe °.
Exercices corrigés
1. Combien vaut 25 °C en kelvins ?
Voir la correction
298,15 K. T = 25 + 273,15 = 298,15 K.
2. Combien vaut 350 K en degrés Celsius ?
Voir la correction
76,85 °C. θ = 350 − 273,15 = 76,85 °C.
3. Combien vaut 1 020 hPa en pascals ?
Voir la correction
102 000 Pa. 1 hPa = 100 Pa, donc 1 020 × 100 = 102 000 Pa.
4. Combien vaut 3 kWh en joules ?
Voir la correction
1,08 × 10⁷ J. 3 × 3,6 × 10⁶ = 1,08 × 10⁷ J.
5. Combien vaut 7,2 × 10⁶ J en kWh ?
Voir la correction
2,0 kWh. 7,2 × 10⁶ ÷ (3,6 × 10⁶) = 2,0 kWh.
6. Une lampe de 100 W fonctionne 5 h. Quelle énergie consomme-t-elle en joules ?
Voir la correction
1,8 × 10⁶ J. E = 0,1 kW × 5 h = 0,5 kWh, et 0,5 × 3,6 × 10⁶ = 1,8 × 10⁶ J.
Questions fréquentes
Comment convertir des kelvins en degrés ?
Retire 273,15 à la température en kelvins. Par exemple, 310 K correspondent à 36,85 °C.
Combien de joules dans 1 kWh ?
1 kWh vaut 3,6 × 10⁶ J, soit 3 600 000 J ou 3,6 MJ.
Comment passer des hPa aux Pa ?
Multiplie par 100, car 1 hPa = 100 Pa. Par exemple, 1 000 hPa = 100 000 Pa.
Pourquoi utiliser les kelvins ?
Beaucoup de lois physiques, comme la loi de Wien, utilisent la température absolue. Il faut alors une échelle dont le zéro est le zéro absolu, sans valeurs négatives.