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Quelles sont les 3 façons de transmettre la chaleur?
Le formes de transmission de chaleur Ils peuvent être par rayonnement, conduction et convection. La chaleur est le transfert d'énergie cinétique d'un milieu ou d'un objet à un autre, ou d'une source d'énergie à un milieu ou à un objet.
L'unité de chaleur standard dans le Système international d'unités (SI) est la calorie (cal), qui est la quantité de transfert d'énergie nécessaire pour élever la température d'un gramme d'eau liquide pure d'un degré Celsius, à condition que la La température de l'eau est supérieure au point de congélation et inférieure au point d'ébullition.
Parfois, la kilocalorie (kcal) est spécifiée comme unité de chaleur; et avec moins d’utilisation, l’unité thermique britannique (Btu). C'est la quantité de chaleur nécessaire pour élever la température d'une livre d'eau liquide pure d'un degré Fahrenheit.
La deuxième loi de la thermodynamique stipule que le transfert de chaleur se produit pour maintenir l'équilibre thermique.
Le transfert de chaleur se produit pour maintenir ce principe lorsqu'un objet est à une température différente d'un autre objet ou de son environnement.
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Index
- 1 conduite
- 2 convection
- 3 Rayonnement
- 4 références
Conduite
Lorsque les particules de matière sont en contact direct, la chaleur est transférée par conduction. Les atomes adjacents d'énergie supérieure vibrent les uns contre les autres, ce qui transfère l'énergie la plus élevée à l'énergie la plus basse ou une température plus élevée à une température inférieure.
C'est-à-dire que les atomes de chaleur et d'intensité plus élevée vibreront, déplaçant les électrons vers des zones de moindre intensité et de plus faible chaleur.
Les fluides et les gaz sont moins conducteurs que les solides (les métaux sont les meilleurs conducteurs), car ils sont moins denses, ce qui signifie que la distance entre les atomes est plus grande.
En conduction, le transfert de chaleur a lieu sans mélange de masse. Le taux de transfert de chaleur par conduction est régi par la loi de Fourier de la conduction thermique.
La conduction est la façon dont la chaleur circule entre deux objets solides qui sont à des températures différentes et se touchent (ou entre deux parties d'un même objet solide si elles sont à des températures différentes).
Un exemple pratique est de marcher pieds nus sur un sol en pierre et vous sentirez le froid parce que la chaleur s'écoule rapidement du corps sur le sol par conduction.
Un autre exemple est de mélanger une casserole de soupe avec une cuillère en métal et vous devrez bientôt en trouver une en bois: la chaleur se propage rapidement le long de la cuillère en amenant la soupe chaude dans vos doigts.
La convection
Le transfert de chaleur entre une surface et un liquide ou un gaz en mouvement est appelé convection.
Lorsque le fluide ou le gaz se déplace plus rapidement, le transfert de chaleur par convection augmente. Les types de convection existants sont la convection naturelle et la convection forcée.
La convection naturelle se produit lorsque le mouvement du fluide résulte des atomes chauds dans le liquide, où les atomes chauds remontent vers les atomes les plus froids de l'air et que le fluide descend sous l'influence de la gravité.
La convection forcée est l'endroit où le fluide est forcé de voyager sur la surface par un ventilateur, une pompe ou une autre source externe.
En convection, la chaleur est transférée à un fluide en mouvement sur la surface sur laquelle elle circule par diffusion moléculaire combinée et écoulement en vrac.
La convection implique un écoulement de conduction et de fluide. Le taux de transfert de chaleur par convection est régi par la loi de refroidissement de Newton.
La convection est le principal moyen par lequel la chaleur circule dans les liquides et les gaz. Un exemple est de mettre une casserole de soupe froide et liquide sur le poêle et d’allumer la flamme. La soupe au fond de la casserole, la plus proche de la chaleur, se réchauffe rapidement et devient moins dense que la soupe froide au-dessus.
La soupe la plus chaude se lève et la soupe la plus froide au-dessus tombe pour prendre sa place. Très vite, il y a une circulation de chaleur qui traverse la casserole. Petit à petit, toute la casserole se réchauffe.
Le rayonnement
Le transfert de chaleur à travers un espace vide est appelé rayonnement. Il n'y a pas de moyen nécessaire dans cette forme de transfert de chaleur; Le rayonnement fonctionne même à travers un vide parfait. Par exemple, l'énergie du soleil traverse le vide de l'espace avant que le transfert de chaleur ne réchauffe la terre.
En radiation, la chaleur est transférée sous forme d'énergie radiante ou de mouvement des ondes d'un corps à un autre. Il n'y a pas de moyen pour que le rayonnement se produise. Le taux de rayonnement thermique pouvant être émis par une surface à une température thermodynamique est basé sur la loi de Stefan-Boltzmann.
Le rayonnement est la troisième forme principale dans laquelle la chaleur se déplace. La conduction transporte de la chaleur à travers les solides; La convection transporte la chaleur à travers les liquides et les gaz; Mais les rayonnements peuvent transporter la chaleur dans les espaces vides, même sous vide total.
Presque tout ce qui se fait sur Terre est entraîné par le rayonnement solaire irradiant vers la planète depuis le soleil à travers l'obscurité sombre et vide de l'espace. Mais il y a aussi beaucoup de rayonnement thermique sur Terre.
Un exemple est assis près d'un feu de bois croustillant et sentir la chaleur rayonnant vers l'extérieur et brûler les joues.
Il n'est pas en contact avec le feu, donc la chaleur n'arrive pas par conduction et, si elle est à l'extérieur, la convection n'est probablement pas suffisamment prédominante.
Au lieu de cela, toute la chaleur que vous ressentez se propage par rayonnement, en ligne droite, à la vitesse de la lumière, portée par un type d'électromagnétisme appelé rayonnement infrarouge.
Références
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- Équipe éditoriale de THE PHYSICS CLASSROOM. (2016). "Méthodes de transfert de chaleur". Récupéré de physicsclassroom.com.
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- Ipac éditeur (2017). "Comment se passe la chaleur?" Récupéré depuis coolcosmos.ipac.caltech.edu.
- Équipe de rédaction d'Edinformatics. (2003). "Comment la chaleur est-elle transférée? Conduction - Convection - Radiation ". Récupéré depuis edinformatics.com.