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Les mouvements de la chaleur

Il s’agit d’un article assez théorique permettant de bien comprendre comment la chaleur se répand et se conserve. La science s’occupant de la chaleur s’appelle la thermodynamique. En voici une brève introduction.


Il existe quatre grand principes :

1. Le principe 0 : l’équilibre


Il s’agit de l’état d’équilibre de la chaleur entre plusieurs systèmes. On appelle cet état l’équilibre thermique.

Par exemple : La tasse de café qui se refroidit selon la température de l’air ambiant.

2. Le principe 1 : la conservation


"Rien ne se créé, ..." "...tout se transforme". Au même titre, la chaleur ne disparait pas. Elle peut se muer en une autre énergie.

On peut stocker de la chaleur captée afin de la réutiliser plus tard. Dans un système isolé, la somme de toutes les énergies reste constante.

3. Le principe 2 : l’évolution


Les zones de chaleur se dirige naturellement vers les zones froides, afin d’atteindre un équilibre thermique.

Par cette transformation, on rejoint le principe 0.

4. Le principe 3 : l’existence, la non-existence et l’inexistence.


Ce principe n’est pas reconnu en thermodynamique classique et porte sur des variations quantiques.

(ndla : Désolé, nous n’allons pas approfondir ce principe, alors on y a mis une touche humoristique ;-)

 

Les échanges thermiques


On va maintenant détailler les échanges thermiques sur l’exemple d’une cuisson au barbecue.

1. La conduction.


Lorsque vous placez de la viande sur une grille et que vous la faites griller, vous sentez bien que la grille a chauffé. La chaleur se transmet directement par le métal.

De ce type d’échanges découle la notion de conductivité thermique à travers un matériau. La conduction se fera plus difficilement sur un matériau isolant.

2. La convection.


Lorsque vous mettez quelques épices sur vos grillades, vous sentez l’air chaud sur votre main. La chaleur se transmet par l’air ascendant.
De ce type d’échange découle la notion de convection thermique à travers l’air ou un liquide. La convection se fera plus difficilement si on bloque le passage de l’air.

3. Le rayonnement.


Lorsque vous placez des patates en approchant votre main du feu de manière latérale, vous sentez progressivement une chaleur de plus en plus intense. La chaleur se transmet par radiation autour de la source de chaleur.

De ce type d’échange découle la notion de rayonnement thermique autour d’un point de chaleur. À la différence de la convection, ce type de rayonnement ne passe pas par un liquide ou fluide, mais est de nature électro-magnétique (infra-rouges).

Le rayonnement peut être dévié selon que la surface soit fort ou peu réfléchissante. Exemple : par une feuille d’aluminium.


Ces 3 types d’échanges thermiques peuvent avoir lieu en même temps dans de nombreux cas.

Exemple : une ampoule à incandescence ou, bien entendu, notre barbecue.


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