Transfert Thermique [1ère Physique]

Transfert thermique (= transfert de chaleur)

I. Définition
Si deux corps (ou systèmes) à des températures différentes sont mis en contact, il y a spontanément transfert (d'énergie) thermique du corps qui a la température la plus élevée vers celui qui a la température la plus basse.
Attention : froid et chaud sont des notions relatives (l'un par rapport à l'autre ou par rapport à température ambiante)
Remarque : deux objets dans une même pièce donc a priori à la même température ne nous donnent pas la même sensation de chaud et de froid. C'est une question de matériau. La notion de température est une notion complexe.

II. Conduction (thermique)
C'est une propriété des matériaux. Les métaux sont de bons conducteurs thermiques.

Soit 2 solides : S1à une température T1, S2 à une température T2. Un tube de métal S3 à température T3 est en contact avec les deux solides. T1>T2, T3 est intermédiaire à T1 et T2. Au bout d'un moment, la température est homogène. Il y a transfert d'énergie thermique de S1 à S2 par conduction.
Remarque : en détail : Transfert entre S1 et S3, puis entre S3 et S2.
L'énergie reçue par le S2 est systématiquement plus faibles que celle cédée par le S2 (le S3 en a reçu, plus les pertes extérieures). Un bon conducteur implique peu de pertes extérieures.

La conduction de l'objet est liée à la conductivité, qui dépend des matériaux et de la géométrie de l'objet.
Le bois est considéré comme moins bon conducteur. L'air est un isolant. Il permet le transfert thermique entre le radiateur et les éléments présents dans une pièce.

La convexion est une forme de conduction : transfert de chaleur avec un intermédiaire : un fluide (liquide ou gaz).

III. Transfert par rayonnement
Tous les corps émettent de rayonnement.
Rappel : t°C = 273,15 + T (T différent de 0°K (Kelvin))
Tout corps qui rayonne voit son énergie diminuer (s'il n'en reçoit pas d'autre part).
Rayonnement infrarouge : longueur d'onde : lambda > 800 nm (nanomètres) (nous en émettons).
Des corps plus chauds émettent dans le spectre visible (dans le domaine lumineux, c'est-à-dire qu'ils sont lumineux, qu'ils éclairent).
Le transfert par rayonnement se produit même dans le vide. Celui-ci augmente l'énergie du gaz qu'est l'atmosphère. Au niveau microscopique, les molécules gagnent de l'Énergie Potentielle (Ep) et de l'Énergie Cinétique (Ec).

Remarque et conclusion : le transfert thermique se fait spontanément du corps chaud vers le corps froid mais il est possible néanmoins de transférer de l'énergie sous forme thermique du corps froid vers le corps chaud (cela coûte de l'énergie).
Exemple de convertisseur : un réfrigérateur.
Rendement d'un convertisseur : n = Q / W él.
C'est un rapport, une fraction, éventuellement un pourcentage.
n< (ou=) 1, il varie entre 1 et 100%