Physique-chimie et mathématiques (STI2D · STL) · Terminale · Physique-chimie — Énergie
Isolation : flux et résistance thermiques
Combien de watts traversent un mur ?
En bref
Chauffer une maison, c’est compenser l’énergie qui fuit à travers ses parois.
Chauffer une maison, c’est compenser l’énergie qui fuit à travers ses parois. Deux grandeurs suffisent pour chiffrer cette fuite et comparer deux isolations : le flux thermique et la résistance thermique.
Le flux thermique
Le flux thermique Φ à travers une paroi est l’énergie qui la traverse par seconde : c’est un débit d’énergie, donc une puissance, en watts.
Φ = Q / Δt (W)
Le transfert va toujours du côté chaud vers le côté froid. On se place en régime permanent : les températures ne varient plus dans le temps, le flux est constant.
La résistance thermique
Φ = ΔT / Rth
ΔT : écart de température entre les deux faces (en K ou en °C, c’est le même écart) ; Rth : résistance thermique (K/W).
Pour un même écart de température, plus la résistance thermique est grande, plus le flux est faible : c’est tout l’objectif d’une isolation.
| La thermique | L’électricité |
|---|---|
| Écart de température ΔT | Tension U |
| Flux Φ | Intensité I |
| Résistance thermique Rth | Résistance R |
Cette analogie aide à retenir : Φ = ΔT / Rth ressemble à I = U / R.
La calculer à partir du matériau
Rth = e / (λ × S)
e : épaisseur (m) ; S : surface (m²) ; λ : conductivité thermique du matériau (W/(m·K)).
| Le matériau | λ (W/(m·K)) |
|---|---|
| Cuivre | 390 |
| Acier | 50 |
| Béton | 1,75 |
| Verre | 1,0 |
| Bois | 0,15 |
| Laine de verre, polystyrène | 0,035 à 0,04 |
| Air immobile | 0,025 |
Doubler l’épaisseur double la résistance ; les isolants piègent de l’air immobile.
Une paroi en plusieurs couches
Quand les couches sont traversées l’une après l’autre, leurs résistances s’additionnent (comme des résistances en série).
Rth totale = R1 + R2 + …
Exemple travaillé : isoler un mur
Mur de 10 m² en béton de 20 cm ; 20 °C dedans, 0 °C dehors.
- Béton seul : Rth = 0,20 / (1,75 × 10) ≈ 0,011 4 K/W, donc Φ = 20 / 0,011 4 ≈ 1 750 W.
- On ajoute 10 cm de laine de verre (λ = 0,04) : R = 0,10 / (0,04 × 10) = 0,25 K/W.
- Total : 0,261 K/W, donc Φ = 20 / 0,261 ≈ 77 W.
La fuite est divisée par plus de 20. (Dans la réalité, les échanges d’air sur chaque face ajoutent un peu de résistance.)
Le double vitrage
Un vitrage 4-16-4 : deux verres de 4 mm séparés par 16 mm d’air ou d’argon. Pour 1 m², la lame d’air seule vaut 0,016 / 0,025 = 0,64 K/W, contre 0,004 K/W pour une vitre de 4 mm : c’est le gaz immobile qui isole, pas le verre.
Repérer les fuites
Une caméra thermique (infrarouge) montre les surfaces extérieures plus chaudes : ce sont les ponts thermiques (jonctions dalle-mur, tours de fenêtres) par où la chaleur s’échappe.
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.En quelle unité s’exprime un flux thermique ?
2.Quelle relation donne la résistance thermique d’une paroi ?
3.Résistance d’un mur en béton de 10 m² et 20 cm (λ = 1,75 W/(m·K)) ?
4.Une paroi de 0,25 K/W sépare 20 °C et 0 °C. Quel flux la traverse ?
5.Pour une paroi faite de plusieurs couches, les résistances thermiques…
6.Si l’on double l’épaisseur d’un isolant, sa résistance thermique est…
0 / 6 questions
Dans l’app, ce chapitre a son quiz complet, chronométré, et tes erreurs reviennent au bon moment pour ne plus les refaire.
La fiche de révision, sur une page
Tout « Flux et résistance » sur une seule page A4 illustrée : l’essentiel, les pièges et un mini-test. Elle se débloque dans l’app avec des gemmes — et ton compte gratuit en offre assez pour tes trois premières fiches.
