Quel type de transfert de chaleur se produit dans les liquides et les gaz?

Le transfert de chaleur est un principe important en ingénierie et en physique.

Le transfert de chaleur se fait par trois m√©canismes principaux: la conduction, o√Ļ les mol√©cules qui vibrent rigoureusement transf√®rent leur √©nergie √† d'autres mol√©cules de moindre √©nergie; la convection, dans laquelle le mouvement massif d'un fluide provoque des courants et des remous qui favorisent le m√©lange et la distribution de l'√©nergie thermique; et le rayonnement, o√Ļ un corps chaud √©met de l'√©nergie qui peut agir sur un autre syst√®me via des ondes √©lectromagn√©tiques. La convection et la conduction sont les deux principales m√©thodes de transfert de chaleur dans les liquides et les gaz.

Conduction générale

La conduction se produit g√©n√©ralement dans les solides. Les plaques de cuisson √©lectriques utilisent un transfert de chaleur par conduction pour amener une casserole d'eau √† √©bullition: l'√©nergie thermique est transf√©r√©e du br√Ľleur chaud au pot froid, ce qui augmente la temp√©rature de l'eau. La conduction se produit √† cause de la vibration des mol√©cules. Dans une substance solide, les atomes, dispos√©s tr√®s √©troitement dans des structures de type treillis, ont tr√®s peu de libert√© de se d√©placer dans l'espace. Lorsque le br√Ľleur se r√©chauffe, les atomes du m√©tal commencent √† vibrer de plus en plus vite √† mesure que leur √©nergie augmente. Lorsque vous placez le pot d'eau frais sur le br√Ľleur, vous cr√©ez un gradient de temp√©rature - un endroit o√Ļ la chaleur peut couler. Puisque l'√©nergie passe des choses chaudes aux choses plus froides, les atomes vibrants du br√Ľleur transf√®rent une partie de leur chaleur aux atomes qui composent le m√©tal de votre pot d'eau. Cela fait vibrer les atomes du pot, transf√©rant leur √©nergie √† l'eau.

Conduction dans les gaz et les liquides

La conduction est plus fr√©quente dans les solides, mais en principe elle peut - et se produit - se produire dans les liquides et les gaz, mais pas tr√®s bien. Parce que les mol√©cules de fluides ont une plus grande libert√© de mouvement que dans les solides, il y a moins de chance que les mol√©cules vibrantes entrent en collision avec une autre et transf√®rent l'√©nergie √† travers le fluide. En fait, l'air est un si mauvais conducteur qu'il sert √† isoler les maisons. Certaines fen√™tres √©conerg√©tiques ont des ¬ęespaces d'air¬Ľ entre eux qui cr√©ent une poche d'air entre l'int√©rieur de la maison et l'air froid ext√©rieur. Parce que l'air ne conduit pas tr√®s bien la chaleur, plus de chaleur reste √† l'int√©rieur de la maison car l'air rend difficile le passage de cette √©nergie thermique √† l'ext√©rieur.

Convection

La convection est de loin la façon la plus efficace et la plus courante de transférer la chaleur par les liquides et les gaz. Il se produit lorsque certaines régions d'un fluide deviennent plus chaudes que d'autres, provoquant des courants dans le fluide qui le déplace pour répartir cette chaleur plus uniformément. Pensez à une maison en hiver. Vous avez peut-être remarqué que le grenier est toujours très chaud alors que le sous-sol est généralement frais. Cela arrive parce que lorsque l'air s'échauffe, il devient léger, ce qui le fait remonter vers le plafond. L'air froid est beaucoup plus lourd et tombe sur le sol. Lorsque l'air chaud se déplace vers le plafond et que l'air froid tombe, ces deux types d'air entrent en collision et se mélangent, amenant la chaleur du bras chaud à se transférer vers l'air plus frais et distribuant ainsi la chaleur dans toute la pièce.

Radiation

La radiation se produit lorsqu'un corps devient suffisamment chaud pour √©mettre de l'√©nergie √©lectromagn√©tique. Le soleil est un exemple classique de transfert de chaleur par rayonnement: il est tr√®s loin dans l'espace, mais il fait assez chaud pour que vous sentiez sa chaleur. Vous ressentez cette chaleur √† cause du rayonnement, et m√™me par une journ√©e fra√ģche, le soleil est chaud. L'√©nergie √©lectromagn√©tique peut voyager √† travers l'espace vide et peut faire chauffer un objet cible de loin. Le transfert de chaleur par rayonnement ne se produit g√©n√©ralement pas dans les liquides et les gaz.

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