Transfert de chaleur : convection, conduction et rayonnement

Philippe et Kim jouaient dehors dans la neige mais ils ont eu froid au bout d'un moment. Ils ont décidé de revenir à l'intérieur pour se réchauffer. Mettons-nous près du radiateur ! C’est un bon moyen de se réchauffer rapidement - le radiateur est beaucoup plus chaud que Kim et Philippe. En raison de cette différence de température, la chaleur du radiateur ira vers leur corps, qui est plus froid.

C'est le TRANSFERT DE CHALEUR. Mais comment la chaleur est-elle transférée ? Le radiateur a une structure métallique qui est remplie d'eau chaude ou de vapeur. Lorsque tu touches l'extérieur du radiateur, il est chaud. La chaleur est transférée de l'eau au métal, puis à ta main par contact direct.

C'est la CONDUCTION THERMIQUE. Les matériaux comme le métal transfèrent très bien la chaleur. Ils sont appelés CONDUCTEURS. Mais je ne ressens rien... Parce que tu portes toujours d'épais gants en laine, Philippe.

La laine ne transfère pas bien la chaleur - elle a une faible conductivité. Des matériaux comme celui-ci sont appelés ISOLANTS. L'air est un autre exemple d'isolant, il ne conduit donc pas bien la chaleur. Alors, comment ce fait-il que tu ressens la chaleur même si tu ne touches pas le radiateur ? Tu as peut-être remarqué que lorsque les choses deviennent très chaudes, elles commencent à rougir - comme du feu ou des fils à l'intérieur d'un grille-pain.

Cette lueur est la partie visible des ondes électromagnétiques. En fait, tout ce qui nous entoure émet et absorbe de telles ondes mais normalement on ne peut pas les voir, à moins d’utiliser une caméra infrarouge par exemple . La chaleur est transportée par ces ondes électromagnétiques. C'est le RAYONNEMENT THERMIQUE. Le rayonnement, tout comme la lumière, n’a besoin d’aucune substance - ou milieu de propagation - pour se déplacer.

Il peut même voyager dans le vide ! C’est ainsi que la chaleur du Soleil atteint la Terre, ou que la chaleur du radiateur réchauffe tes mains même si tu ne le touches pas. Si tu mets tes mains au-dessus du radiateur, tu sentiras plus la chaleur que si tu les mets sur le côté. C'est à cause du déplacement d'air autour du radiateur. L'air proche du radiateur est chauffé par conduction et rayonnement.

L'air chaud est moins dense et plus léger que l'air froid, il se déplace donc vers le haut - au-dessus du radiateur et jusqu'au plafond. Là, il se refroidit lentement et devient plus lourd, alors l'air froid descend vers le sol de la pièce. Il est chauffé par le radiateur et remonte à nouveau. La chaleur se propage dans la pièce car l'air se déplace. Cette façon de transférer la chaleur est appelée CONVECTION THERMIQUE.

La chaleur se déplace par convection dans des gaz, comme l'air ou la vapeur, ou des liquides, par exemple dans l'eau. Il existe trois façons de transférer la chaleur : - la conduction - lorsque la chaleur se déplace par contact direct entre des objets ou des substances, - le rayonnement - lorsque la chaleur traverse l'espace entre différents objets, - et la convection - lorsque la chaleur circule dans les liquides et les gaz. Savoir comment la chaleur est transférée nous aide à nous réchauffer rapidement les mains. Peux-tu penser à d'autres exemples pour utiliser nos connaissances sur le transfert de chaleur dans la vie quotidienne ?