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Conduction thermique, convection et rayonnement

Transcription de la vidéo

alors on a ici une image qui représente un feu par exemple un feu de cheminée avec du bois qui brûle donc il existe trois modes de transfert thermique et on retrouve ces trois modes dans cet exemple donc quelles sont ces trois modes on à la conduction thermique la convection et le rayonnement alors tout d'abord pour la conduction thermique on va expliquer un peu ce qui se passe au niveau des bûches au niveau des braises c'est en fait le phénomène de combustion qui a lieu ici c'est à dire que l'un des molécules plutôt complexes qui vont être décomposée en plus petites molécules plus stable il va y avoir un réarrangement des liaisons entre les différents at home typiquement les molécules carbonées vont réagir avec du dioxygène pour produire du co2 et h2o de l'eau donc cette combustion c'est une réaction que l'on qualifie d' exothermique elle va dégager une forte quantité de chaleur et cette chaleur qui se dégage au niveau de la combustion au niveau des bûches elle va se transmettre de différentes façons viens de le dire et pour ce qui est de la conduction ça va être un échange d'énergie qui se réalise au sein d'un même système sans déplacement matière c'est à dire que la conduction a lieu au sein d'un même corps ou entre deux corps qui sont en contact donc qu'est ce qui se passe au niveau moléculaire au sein de ces bûches ou de ces braises comment l'énergie se propage par ce phénomène de conduction et bien en fait c'est l'énergie cinétique des molécules qui est responsable du transfert d'énergie du transfert thermique par conduction que j'ai représenté ici certaines molécules qui sont à une température très élevée avec leur quantité de mouvement représenté par la flèche elles sont en contact avec d'autres molécules qui ont une température plus faibles l'énergie cinétique plus faibles donc c'est les collisions aléatoire entre ces molécules qui vont faire que l'énergie cinétique et donc la chaleur va se transmettre progressivement à l'échelle moléculaire lors de ces collisions aléatoires donc cette conduction thermique c'est un phénomène qui apparaît sous influence d'un gradient de température il n'y a pas de transfert de matière mais il s'agit bien d'un phénomène de diffusion et dans un solide c'est la vibration des atomes autour de leurs positions équilibre qui permet cette ce mission de proche en proche alors deuxième mode de transfert thermique qui intervient dans cette situation c'est la convection donc la convection qui correspond à un déplacement de matières les molécules se déplacent c'est ce que j'ai représenté 6 ce petit schéma donc on a une source de chaleur en bas de l'air chaud juste au dessus de cette source de chaleur que j'ai représenté en rouge les molécules d'air chaud plus loin on a de l'air qui est plus froid dont j'ai représenté les molécules en bleu alors l'air qui est chaud à des molécules qui ont une énergie cinétique plus importante il est moins dense que l'air qui est plus froid qui a des molécules ayant une énergie cinétique plus faible dont spontanément l'air moins denses va remonter donc on va avoir un mouvement de masse qui suit les flèches que j'ai indiquées et l'eire qui est plus froid plus dense va retomber vers la source chaude pour se réchauffer ce transfert thermique cette convection a lieu donc dans un gaz et peut aussi avoir lieu dans un lit qui est lé dieu la différence de densité entre les parties plus chaudes les parties plus froides de notre fluide et donc bien sûr la convection c'est quelque chose qu'on observe dans un feu comme ça donc au dessus du feu l'air chaud s'élève c'est ce que je peux représenter avec des flèches ici et sur les côtés on a l'air froid qui vient se rapprocher de la base pour se réchauffer et ensuite une fois réchauffée remonter vers le haut donc c'est pour ça que si je mets ma main ici par exemple sur la droite je suis relativement proche des bûches mais l'air n'est pas brûlant par contre si je mets ma main plus loin des buts mais bien au dessus du feu là ça va être brûlant parce qu'on a cet air chaud qui remonte c'est air chaud moins denses qui remontent pour se refroidir plus haut alors enfin dernier mode de transfert thermique que l'on observe dans cette situation c'est ce qu'on appelle le rayonnement donc qu'est ce qui se passe donc on l'a vu on a des molécules qui ont une certaine agitation thermique certaines vont il va y avoir des collisions certainement être accéléré la norme et la direction de leurs vecteurs vitesse va changer donc on a une accélération de ces molécules molécules qui sont composés de particules chargées des électrons des protons et c'est cette accélération de particules chargées qui est responsable de ce qu'on appelle le rayonnement électromagnétique l'évidence est bien de ce rayonnement électromagnétique on annonce le feu c'est le fait de voir les flammes ça veut dire que il ya une un rayonnement électromagnétique dans la gamme du visible la gamme que notre oeil peut détecter on voit ces flammes jaunes on voit une partie du rayonnement électromagnétique émis lors de cette combustion il ya bien sûr des radiations électromagnétiques qu'on ne voit pas donc on a vu le visible c'est la flamme mais si on regardait ce même feu avec une caméra infrarouge enverrait des flammes beaucoup plus large tout ça parce qu'il ya une partie du spectre électromagnétique qu'on ne peut pas détecter directement avec nos yeux la longueur d'onde à laquelle amy ce rayonnement électromagnétique dépend de la température peut-être sur a déjà observé que très proche des braises on peut voir des petites flammes qui sont de couleur bleu donc c'est des énergies très élevé à ce niveau là puis on passe par cette couleur un peu blanche puis jaune puis rouge et puis la partie du spectre on ne voit pas le proche infrarouge et c'est grâce à ce phénomène de rayonnement que l'on peut se réchauffer dans un feu à l'extérieur par exemple en camping tu fais un feu l'air est vraiment frey fait juste quelques degrés il ya en se tenant à ses proches du feu malgré cet air froid qui nous séparent du feu le rayonnement électromagnétique que l'on reçoit sur notre peau va nous réchauffer en dépit de cet air froid qui peut nous séparer du feu donc pour résumer on a vu dans cet exemple les trois modes de transfert thermique la conduction thermique donc diffusion de chaleur sans transport matière la convection qui elle fait intervenir des mouvements de matière et le rayonnement rayonnement électromagnétique qui lui aussi donc ne fait pas intervenir de transport de matière