Les modes de transfert thermique et leurs formules
Tu as sûrement remarqué que la chaleur se déplace naturellement du chaud vers le froid. Ce phénomène s'explique par trois modes de transfert thermique distincts.
La conduction thermique se produit principalement dans les solides où l'agitation thermique se transmet de proche en proche sans déplacement de matière. C'est ce qui se passe quand une casserole chauffe sur une plaque.
La convection thermique concerne les fluides (liquides et gaz) où la chaleur se transmet avec déplacement de matière - les zones chauffées, moins denses, s'élèvent et sont remplacées par du fluide plus froid. Pense à l'air chaud qui circule dans une pièce avec un radiateur.
Le rayonnement permet un transfert d'énergie sans support matériel, via des ondes électromagnétiques émises par tout corps en fonction de sa température. C'est ainsi que fonctionne un four micro-ondes.
💡 À retenir : Les trois modes de transfert de chaleur coexistent souvent dans la nature, mais l'un peut prédominer selon la situation.
Pour quantifier ces transferts, on utilise le flux thermique (Φ), qui représente l'énergie transférée par unité de temps : Φ = Q/Δt (en watts). Dans le cas de la conduction à travers une paroi, on peut aussi calculer : Φ = (TA - TB)/Rth, où Rth est la résistance thermique.
Cette résistance thermique caractérise l'opposition d'un matériau au passage de la chaleur et se calcule par la formule : Rth = e/(λ × S), où e est l'épaisseur, S la surface d'échange, et λ la conductivité thermique du matériau. Plus l'épaisseur augmente, plus la résistance est grande; à l'inverse, elle diminue quand la surface ou la conductivité augmentent.