* Echange thermine avec la matière : convection, conduction et rayonnemet :
(vidéo)
D’un point de vue général, la théorie du phénomène des échanges de chaleur ressemble:
- Au vase communicant, en vue d'un équilibre.
- Le mélange d'un verre d'eau à 10° avec un verre d'eau à 30° donnent deux verres à 20°.
La température traduit la vitesse d’agitation des particules élémentaires de la matière.
Entre deux corps dont la température est différente se produit inévitablement un flux
calorifique Ce flux appelé la chaleur, se déplace du corps chaud vers le corps froid
jusqu’il y ait équilibre de température.
L'échange de la chaleur
a) Comment l’énergie thermique transite de l’intérieur vers l’extérieur ?
L’énergie thermique se propage par convection, rayonnement thermique et conductivité
thermique:
Pour comprendre les phénomènes de transfert de la chaleur (ou énergique thermique), il faut
admettre un modèle de représentation de la matière qui dit que celle-ci est constituée de petits
morceaux invisibles à l’œil nu qui bougent les uns par rapport aux autres.
o Dans le cas des solides, comme le métal, le bois, le verre ou le PVC. Ces morceaux
bougent tout en gardant une position moyenne constante. On dit qu’ils vibrent.
o Dans le cas des gaz et des liquides, ces morceaux bougent, tout en se déplaçant
globalement selon une certaine direction.
Les vibrations de ces microscopiques éléments de matière représentent l’énergie
thermique du corps en question. Plus l’amplitude et la fréquence de vibration sont
grandes, plus le corps contient d’énergie, plus il es chaud.
L’échange de chaleur peut s‘effectuer de trois manières différentes :
b) Echange thermique par rayonnement
Tous les corps solides et liquides émettent, par leur surface, de l’énergie sous forme
d’ondes électromagnétiques. Si une énergie rayonnée rencontre un corps absorbant ces
longueurs d’ondes, elles se transforment en chaleur. Ce transfert ne nécessite aucun
support matériel et se produit même dans le vide.
c) Echange thermique par convection
C’est un mode d’échange thermique qui est propre aux fluides comme les gaz ou
les liquides. Les molécules qui sont directement au contact d’une surface solide
absorbent ou cèdent de la chaleur suivant les températures respectives de la surface
et des fluides.
Les différences de température provoquent des différences de masse volumétrique
qui engendrent les mouvements de convection, les molécules les plus chaudes étant
les plus légères ont tendance à monter.
d) Echange thermique par conduction
L’échange par conduction s’effectue par propagation à l’intérieur d’un solide.
