Physique-Chimie · Terminale · L’énergie : conversion et transferts
Transferts thermiques
Le flux, c’est l’écart sur la résistance.
En bref
Un transfert thermique est spontané et toujours orienté du corps chaud vers le corps froid, jusqu’à l’égalité des températures.
Un transfert thermique est spontané et toujours orienté du corps chaud vers le corps froid, jusqu’à l’égalité des températures. Trois mécanismes le portent.
Les trois modes
| Mode | Comment | Support matériel ? | Exemple |
|---|---|---|---|
| Conduction | De proche en proche, sans déplacement de matière | Oui | Une cuillère dans une casserole |
| Convection | Par déplacement de matière | Oui, un fluide | Un radiateur : l’air chaud monte |
| Rayonnement | Par ondes électromagnétiques | Non | Le Soleil nous chauffe à travers le vide |
Dans la plupart des situations réelles, les trois coexistent.
Flux et résistance
| Grandeur | Formule | Unité |
|---|---|---|
| Flux thermique Φ | Q / Δt | Le watt |
| Résistance thermique R_th | e / (λ × S) | K·W⁻¹ |
| La loi | Φ = ΔT / R_th |
L’analogie électrique
| En thermique | En électricité |
|---|---|
| ΔT, l’écart de température | La tension U |
| Φ, le flux | L’intensité I |
| R_th | La résistance R |
Elle est complète : des parois en série additionnent leurs résistances — c’est ainsi qu’on calcule un mur multicouche.
Isolants et conducteurs
| Matériau | λ, en W·m⁻¹·K⁻¹ | Rôle |
|---|---|---|
| Laine de verre | 0,04 | Très bon isolant |
| Air immobile | 0,026 | Excellent isolant |
| Verre | environ 1 | Médiocre |
| Cuivre | 390 | Très bon conducteur |
C’est l’air immobile qui isole, pas le matériau qui l’emprisonne. Tout le principe du double vitrage, du pull et du plumage tient là — et c’est pourquoi un isolant mouillé ou comprimé n’isole plus.
La loi de refroidissement de Newton
Φ = h × S × (T − T_ext)
Le flux perdu est proportionnel à l’écart — d’où une décroissance exponentielle de cet écart : un café chaud refroidit vite au début, lentement ensuite.
C’est la même forme mathématique que la décroissance radioactive ou la décharge d’un condensateur.
Le bilan thermique
| Régime | Ce qui se passe |
|---|---|
| Stationnaire | Ce qui entre égale ce qui sort : T ne varie plus |
| Déséquilibré | La différence vaut m c dT/dt : le système s’échauffe ou refroidit |
Ce bilan gouverne aussi bien le chauffage d’une maison que l’effet de serre — le rayonnement solaire reçu contre l’infrarouge réémis, dont une partie est renvoyée au sol par l’atmosphère.
Un manteau ne « donne » pas de chaleur : il freine le flux qui sort. C’est une résistance thermique qu’on achète, pas une source.
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.Quel mode de transfert thermique ne nécessite aucun support matériel ?
2.Quelle est l’unité du flux thermique Φ ?
3.Quelle est l’expression de la résistance thermique d’une paroi plane ?
4.Des parois placées en série additionnent leurs résistances thermiques.
5.Un bon isolant thermique possède…
6.Que dit la loi de refroidissement de Newton ?
0 / 6 questions
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La fiche de révision, sur une page
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