Trois façons de transférer l’énergie thermique — Physique, 11–13 ans
La conduction, la convection et le rayonnement transfèrent l’énergie thermique de façons différentes.
Idée
L’énergie thermique peut se déplacer par des particules en contact, des fluides en mouvement ou des ondes électromagnétiques. La conduction se fait par contact, la convection quand un liquide ou un gaz se déplace, et le rayonnement peut traverser le vide, comme la lumière du Soleil.
Pourquoi
Dire seulement que la chaleur va du chaud vers le froid n’explique pas comment elle traverse un espace ou se répand dans une soupe. Les scientifiques ont distingué les mécanismes pour résoudre des problèmes d’isolation, de chauffage et de refroidissement. Les trois noms décrivent le trajet, pas trois énergies différentes.
Exemple résolu
Chauffe une casserole d’eau par dessous. D’abord, le métal conduit l’énergie de la base chaude vers les parties plus froides. Ensuite, l’eau chaude monte et l’eau froide descend : la convection répartit l’énergie. Enfin, la casserole chaude rayonne une partie de son énergie vers son environnement.
Piège courant
On appelle souvent convection tout déplacement de chaleur. C’est compréhensible, car l’air et l’eau chauds bougent visiblement, mais une cuillère métallique qui chauffe par contact relève de la conduction, et le Soleil qui chauffe ton visage du rayonnement. Le matériau et le trajet déterminent le nom.
Utilisation
Une casserole utilise la conduction dans son métal, la convection dans l’eau et le rayonnement de sa surface chaude. Des parois isolantes réduisent la conduction, un couvercle réduit la convection et les surfaces brillantes peuvent réduire le rayonnement. Ces choix permettent de cuisiner en limitant la chaleur gaspillée.
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