La Physique ne s’est pas faite en un jour et combien de phénomènes maintenant expliqués de façon " évidente " ont été source de recherches passionnantes et, parfois, de débats controversés.

La Physique est née du désir des hommes d’expliquer les phénomènes naturels et, jusqu’au siècle dernier, le Professeur de Physique était nommé Professeur de Philosophie naturelle.
Dans un premier temps, le physicien observe les phénomènes et note les facteurs qui les accompagnent. Puis, il a recours à l’expérimentation pour démêler, au milieu des influences multiples, celle qui appartient à tel ou tel paramètre. Il tire, alors, des conclusions plus sûres.
L’interprétation peut varier avec les progrès de la science mais la démarche scientifique consiste à définir les causes des effets observés et, ensuite, à prévoir les phénomènes physiques lorsque les causes sont connues.
Dans cette démarche, la première étape est l’établissement d’une loi de validité restreinte qui fait, en général, intervenir les mathématiques, à défaut une courbe.
Expliquer une série de phénomènes par une hypothèse, à partir d’un modèle, permet de remplacer des faits épars par une théorie à cause de laquelle on peut, par le raisonnement et par le calcul, déduire des conséquences qui se traduisent par des faits de même ordre. Si ceux-ci se révèlent conformes à l’expérience, ils vérifient la théorie à posteriori et légitiment les hypothèses sur lesquelles elle est fondée.
On appelle " principes " certaines hypothèses, émises par la généralisation de faits contrôlés dont on postule la validité en toutes circonstances et qui, donc, ne peuvent être contredits que par une expérience nouvelle.
Les principes, les lois valides actuellement en Physique sont le fruit d’un cheminement qui se confond avec l’histoire de l’homme.

A la question " Pourquoi le Soleil tourne-t-il autour de la Terre ? ", le métaphysicien répondra que le Soleil a des propriétés qui le font tourner autour de la Terre, il invoquera souvent Dieu, voire quelques puissances surnaturelles ou quelques obscurantismes.
Le Physicien cherchera ces propriétés, les faits de même nature, il cherchera à en rendre compte par une théorie qu’il voudra " universelle ", applicable à " tous " et il se convaincra que c’est la Terre qui tourne autour du Soleil.
Chacun comprendra pourquoi, à travers cet exemple, les autres sciences, y compris humaines et économiques, ont copié la démarche scientifique du physicien et souvent sa vision de la nature.

Enseignement de la Physique et de la Thermodynamique

L’objectif poursuivi dans le secondaire est défini par la Commission Nationale des Programmes. Il peut être formulé ainsi : séduire les élèves en leur proposant des démarches qui s’appuient sur leur environnement familier, montrer qu’un petit nombre de lois expliquent des phénomènes variés.
Les enquêtes auprès des lycéens montrent que, malgré le désir de séduction, l’objectif est peu atteint. L’écueil fréquent consiste à mélanger la description objective des faits scientifiques (phénomènes observés et expérimentations) et leur interprétation, l’évaluation devient l’application ou non de la " bonne formule mathématique ".
Aussi, dans les classes secondaires, on tend à réduire, voire à éliminer les aspects mathématiques de la Physique.
Dans les Facultés, l’autonomie des Universités engendre une situation différente. Il existe une Commission Nationale d’habilitation des programmes proposés par chaque Université dont le rôle est de veiller au respect de la loi d’orientation des Universités.
Elle n’a pas à donner de directives pédagogiques car la dualité " Enseignement-Recherche " du Professeur de l’Enseignement Supérieur fait qu’il assure tout apprentissage d’une matière dans sa globalité c’est à dire dans le respect de la démarche scientifique.

La Thermodynamique n’est pas une branche spéciale des Sciences Physiques dont l’objet serait l’étude d’une catégorie particulière de phénomènes, elle est un mode d’étude applicable à tous, thermique bien sur mais aussi électrique, magnétique, optique, ... La Thermodynamique établit des relations nécessaires, indépendantes des mécanismes des phénomènes, elle fixe des limites aux fantaisies que pourraient avoir phénomènes et propriétés spécifiques des substances matérielles, elle pose des impossibilités qui se traduisent par des relations mathématiques précises.
La Thermodynamique a fait naître l’ère industrielle au début du 19^ème siècle avec l’invention de la première machine thermique : le moteur à vapeur d’eau. Or, en cette fin du 20^ème siècle, les aspects thermiques liés aux processus industriels sont rarement sans importance et les choix scientifiques, économiques, politiques qui en découlent restent " terriblement " d’actualité.
L’étude des liens, des passerelles entre le domaine macroscopique et le domaine microscopique a permis récemment des découvertes très sensibles dans notre appréhension du monde physique. Cela n’aurait pu être sans les apports de la Thermodynamique.
L’étudiant comprendra qu’il ne peut espérer, aussi " doué " soit-il, maîtriser sans difficulté un cours de Thermodynamique dans sa plénitude c’est à dire dans la complémentarité du phénomène observé, des expérimentations nécessaires, des hypothèses explicatives et de la théorie mathématique résultante.
Toutes ces observations et ces réflexions convergent vers un constat qu'il est important que l’étudiant comprenne : sauf cas pathologique, son intelligence est le résultat toujours provisoire de ses efforts pour la développer.

Je ne saurais terminer cet avant-propos,
- sans remercier mes collègues du Laboratoire de Génie des Procédés pour nos nombreuses conversations fructueuses et constructives ; nous formons, dans le cadre de l’enseignement de la Thermodynamique, des transferts thermiques et de masse une équipe qui, avec le temps, a su dépasser la simple relation de " cher collègue "
- sans faire référence à tous les collègues auteurs d’excellents livres d’enseignement (ne pouvant les citer tous, qu’ils soient remerciés parce qu’ils contribuent à faire connaître la Science, ils méritent d’être lus).