Comment la chaleur se déplace-t-elle ?
Le manche métallique d’une casserole devient brûlant, l’eau du fond monte vers la surface, et l’on sent la chaleur du feu sur les mains sans le toucher. Trois façons différentes, pour la chaleur, de voyager.
Les trois modes
- Conduction : l’agitation des particules se transmet de proche en proche, sans déplacement de matière. Les métaux conduisent bien, l’air et le bois mal.
- Convection : un fluide chaud, moins dense, monte et laisse place à un fluide plus froid. Cela crée des courants dans l’eau d’une casserole ou l’air d’une pièce.
- Rayonnement : tout corps chaud émet des ondes électromagnétiques, surtout infrarouges. Elles traversent le vide : c’est ainsi que le Soleil chauffe la Terre.
L’énergie transférée se calcule souvent avec Q = m × c × ΔT. Chauffer 1 kg d’eau de 20 °C à 100 °C demande 1 × 4 180 × 80 ≈ 334 000 J.
L’essentiel à retenir
Un transfert thermique Q est une énergie qui passe toujours spontanément du corps chaud vers le corps froid. Il s’arrête quand les températures sont égales.
Q = m × c × ΔT — Q en J, m en kg, c capacité thermique massique en J/(kg·°C), ΔT en °C
Le piège à éviter
Beaucoup confondent chaleur et température. La température (en °C ou K) décrit l’état d’un corps ; la chaleur, ou transfert thermique (en J), est une énergie qui circule. Une baignoire tiède contient plus d’énergie qu’une allumette, pourtant bien plus chaude.
À quoi ça sert ?
Isoler une maison, c’est freiner la conduction ; un radiateur chauffe la pièce par convection ; le soleil chauffe la Terre par rayonnement à travers le vide. Les bouteilles isothermes limitent les trois modes à la fois.
Questions fréquentes
Quels sont les trois modes de transfert thermique ?
La conduction, la convection et le rayonnement.
La chaleur peut-elle aller du froid vers le chaud ?
Pas spontanément. Il faut fournir de l’énergie, comme le fait un réfrigérateur.
Comment la chaleur du Soleil arrive-t-elle sur Terre ?
Par rayonnement, le seul mode qui traverse le vide.
Pourquoi le métal paraît-il plus froid que le bois ?
Il conduit mieux la chaleur et l’enlève plus vite à la main, même s’ils sont à la même température.
Pour aller plus loin
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