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INTRODUCTION GÉNÉRALE AUX DEUX CHAPITRES DE THERMODYNAMIQUE Les trois modes de

INTRODUCTION GÉNÉRALE AUX DEUX CHAPITRES DE THERMODYNAMIQUE Les trois modes de transfert thermique On distingue trois modes de transfert thermiques : la conduction thermique (ou diﬀusion thermique), la convection thermique et le rayonnement. 1. Conduction thermique L’énergie microscopique due à l’agitation moléculaire est transférée d’une région à une autre sous l’eﬀet d’une diﬀérence de température, c’est-à-dire quand l’énergie moyenne d’agitation des molécules n’est pas la même en diﬀérents endroits du corps. • Dans les ﬂuides, la conduction thermique résulte des chocs entre les molécules « rapides » qui viennent des régions chaudes et les molécules « lentes » des régions froides : il y a un transfert d’énergie cinétique des plus rapides aux plus lentes. • Dans les solides, le transfert thermique par déplacement des molécules n’existe pas car leur seul mouvement possible est une vibration autour de leurs positions d’équilibre ; c’est en fait cette énergie vibrationnelle qui est transportée le long du réseau cristallin. Dans tous les cas, il y a un transfert d’énergie des régions chaudes vers les régions froides sans aucun mouvement macroscopique de matière. 2. Convection thermique Elle apparaît uniquement dans les ﬂuides où il peut y avoir un transport ma- croscopique de matière dû aux diﬀérences de densités engendrées par des diﬀérences trop importantes de températures. On peut par exemple l’observer avec de l’eau chauﬀée dans une casserole : lorsque la diﬀérence de température entre le fond et la surface libre du liquide devient trop importante, le liquide du fond, plus chaud, se dilate et sa masse volumique devient plus petite : il remonte alors vers la surface vers les zones moins chaudes. Il cède alors de la chaleur en se refroidissant au fur et à mesure et se contracte. Sa masse volumique diminue et il ﬁnit par redescendre. 1 L’explication de la convection thermique nécessite de faire intervenir la thermo- dynamique et la mécanique des ﬂuides. Elle n’est pas au programme en MP. Phénomène de convection dans un liquide 3. Rayonnement thermique C’est le troisième mode de transfert thermique et il est entièrement de nature électromagnétique. Tout corps peut absorber une partie du rayonnement élec- tromagnétique ambiant (ce sont les atomes et les molécules qui absorbent les pho- tons). Inversement, tout corps émet continuellement un rayonnement : sous l’eﬀet de l’agitation thermique les atomes ou molécules entrent constamment en collision les uns avec les autres et une partie de l’énergie reçue lors d’une collision est rendue par émission de rayonnement électromagnétique (désexcitation des atomes ou molécules qui reviennent dans leur état fondamental). Caméra infrarouge 2 uploads/Geographie/ introthermo.pdf