Un MOOC pour la Physique

Conduction (diffusion thermique) :

• Cuillère métallique dont une extrémité est plongée dans de l'eau bouillante

• Déperdition de chaleur à travers une fenêtre en plein hiver

Dans ces deux cas, le transfert thermique considéré a lieu à travers un milieu matériel macroscopiquement au repos. C'est au niveau microscopique que le transfert d'énergie s'effectue de proche en proche. On parle de conduction (ou diffusion) thermique.

Les métaux sont bons conducteurs thermiques (cela est dû aux électrons libres qui participent à l'échange microscopique d'énergie).

Le bois, le verre, la laine de verre sont des solides mauvais conducteurs de la chaleur (et sont isolants électriques).

Les liquides et les gaz présentent également une conductivité thermique, beaucoup plus faible dans le cas des gaz.

La diffusion thermique, au même titre que la diffusion de particules et la conduction électrique, sont des exemples de « phénomènes de transport ».

Convection thermique :

A l'inverse de la conduction thermique (de type « diffusif »), la convection correspond à des transports supportés par des mouvements macroscopiques de la matière.

Par exemple, dans un fluide (gaz ou liquide), les différences de température au sein du milieu entraînent des mouvements convectifs. L'air chaud au voisinage d'un radiateur d'une pièce d'habitation est plus léger, tend ainsi à s'élever et à être remplacé par de l'air plus froid, provoquant de la sorte une convection qui tend à uniformiser la température de la pièce.

Pour les gaz, la convection est bien plus efficace que la conduction dans un même gaz immobile.

Rayonnement thermique :

Les corps chauffés émettent un rayonnement EM. Ce phénomène est appelé rayonnement thermique. Il ne s'agit pas d'un transfert thermique à proprement parlé. En particulier, il peut se propager dans le vide alors que la conduction thermique nécessite un support matériel.

Toutefois, le rayonnement thermique devra intervenir dans les bilans énergétiques comme autre cause d'échange d'énergie.

Le rayonnement thermique a pour origine le mouvement des charges électriques présentes dans la matière (qui génèrent alors une onde EM) et il est d'autant plus important que la température est élevée.

Un métal chauffé donne lieu au phénomène d'incandescence caractérisé par une émission de lumière utilisée pour l'éclairage dans des lampes à incandescence.

Le métal apparaît d'abord rougeâtre, puis jaune, en fin de plus en plus blanc à mesure que la température s'élève.

A l'inverse, à température ambiante, c'est le rayonnement infra-rouge qui domine.