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Conductivité thermique du métal et du bois

Transcription de la vidéo

alors on va parler d'une petite expérience de la vie courante que tu connais peut-être déjà imagine que tu as dans une pièce à l' équilibre thermique de revêtement un revêtement en bois que j'ai représenté ici à gauche et un revêtement en métal quelque part dans la même pièce et bien si tu touches avec ta main le revêtement en bois et que tu compares la sensation au toucher lorsque tu poses ta main sur le métal tu auras l'impression que le métal est beaucoup plus froid et le plus étrange c'est qu'on a cette sensation de métal plus froid alors que les deux surfaces sont à l' équilibre thermique à la même température par exemple 20 degrés la température de la pièce donc comment est ce possible comment ça se fait qu'on ressent sur le métal cette sensation de froid alors on l'a vu la température est proportionnelle à l'énergie cinétique moyenne à l'échelle microscopique donc les atomes de ceux de cette surface en métal ont la même énergie cinétique en moyenne que les atomes cette surface en bois puisque ces deux objets sont à la même température macroscopique alors un point important pour ce ressenti différent sur ces deux surfaces c'est que la température de notre corps est à 37 degrés donc la température est plus élevée que que ces deux objets alors ce phénomène s'explique par une différence de conductivité thermique c'est à dire que ces deux matériaux ne transfère pas l'énergie thermique la chaleur par conduction de la même façon ces deux matériaux une conductivité thermique différentes le transfert thermique va être beaucoup plus facile dans le cas du métal que dans le cas du bois et on va voir pourquoi alors j'ai représenté ici un petit dessin petit schéma où on voit une main qui touche une surface constitué de ces deux matériaux une partie est constituée du bois en jaune ici et une partie est constituée du métal alors si on zoome un peu à l'échelle microscopique pour voir ce qui se passe au niveau du contact j'ai représenté ici à gauche les atomes qui constitue le bois en jaune ils sont relativement espacées car le bois n'est pas très dense par rapport au métal et la surface est relativement rugueuse on le voit ici avec ces ondulations en marron au dessus les atomes et les molécules qui constitue la peau en contact avec cette surface et sur la partie droite les atomes qui constitue le métal qui sont représentés de manière très compact puisque la densité du métal est beaucoup plus élevé par rapport à la densité du bois alors on l'a dit c'est de matériaux sont à la même température donc l'énergie cinétique moyenne pour les constituants du bois et pour les constituants du métal et bien cette énergie cinétique moyenne est identique alors on l'a dit également le corps est à température de 37 degrés cette température est plus importante donc ces atomes ces molécules notre peau ont une énergie cinétique moyenne plus élevés alors si on regarde ce qui se passe au niveau du contact avec le bois il peut ne pas y avoir contacts partout en fonction de la rugosité de la surface ça c'est le premier point pour le bois la surface on a dit plus rugueuse et al'inverse le métal va offrir une surface de contact plus grande avec sa règle usité rugosité plus faibles donc plus cette surface de contact plus cette surface d'échangé grande plus le transfert de chaleur va se faire de manière efficace donc ici dans le cas du métal alors ensuite au sein de chaque matériau qu'est ce qui se passe donc le bois on le voit est un matériau moins denses il peut exister quelques micros poche d'air à l'intérieur du matériau donc les collisions vont être moins fréquentes et du coup le transfert thermique au sein du bois va être moins efficace donc la chaleur provenant de la main va se propager de manière beaucoup moins efficace dans le bois et pourquoi ces différents dans le cas du métal est bien dans le métal on a une densité beaucoup plus élevé donc les collisions sont beaucoup plus fréquentes et donc le métal va être plus efficace pour dissiper rapidement une forte quantité de chaleur ce qui revient à dire que le métal à une conductivité thermique beaucoup plus importante que la conductivité thermique du bois donc pour résumer le transfert thermique est plus efficace dans le cas du métal que dans le cas du bois parce que la surface de contact et d'échanger plus grande dans le métal et surtout la densité beaucoup plus grande donc les collisions vont être beaucoup plus fréquent et donc la chaleur de la main à se dissiper de manière beaucoup plus efficace dans le métal que dans le bois qui a une densité plus faible et c'est donc cette différence de conductivité thermique qui explique le fait qu'on ait une sensation de froid ou toucher du métal plutôt que au toucher du bois