conduction thermique ou simplement la conduction est un processus de transfert de chaleur qui se produit à l'intérieur des solides, en raison d'un différencedansTempérature. En conduite, le L'énérgie thermique est transféré entre le atomes et molécules sur une solide sans transfert de matière, jusqu'à l'état de équilibre thermique.
Ce phénomène se produit dans toutes les substances, quelle que soit leur état physique, malgré Suitefréquentdanssolides. Cela se produit parce que, à l'état solide, la position fixe des atomes, qui sont disposés dans un réseau cristallin, favorise l'échange d'énergie entre les atomes en raison de la fréquence à laquelle se produisent les collisions entre ces particules.
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Comment se produit la conduction thermique ?
Le processus de conduitethermique se caractérise par l'interaction entre les atomes de beaucoup de différentstempératures. Lorsque nous réchauffons un corps, ses atomes se mettent à osciller avec une plus grande amplitude. Ceux atomes plus agités transférer une partie de votre énergie cinétique aux atomes voisins par des collisions et des vibrations, de cette façon ils ralentissent, tandis que le pas moinsagitégagnerrapidité. Grâce à ce mécanisme, la chaleur est progressivement transférée des régions à température plus élevée vers les régions à température plus basse, jusqu'à ce que l'ensemble du système soit à la même température.
nous des gaz, par exemple, le transfert de chaleur par conduction se produit exclusivement par le biais de collisions entre atomes. nous solides non métalliques, la conduction thermique s'effectue par des vibrations le long du réseau cristallin du matériau. nous solides métalliques – les meilleurs conducteurs de chaleur – la conduction se produit à la fois par propagation des vibrations dans le réseau cristallin et par le mouvement chaotique des électrons libres.
Isolateurs et conducteurs thermiques
Différents états de la matière transmettent la chaleur à travers différents mécanismes. Les matériaux appelés conducteurs, par exemple, sont-ils capables de transférer de la chaleur avec de grandes facilité - est le cas de la plupart métaux. Les matériaux isolants, à leur tour, ce sont ceux qui entravent le passage de la chaleur, comme le polystyrène, une caoutchouc, le bois etc.
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Différences entre conduction, convection et rayonnement
Conduite, convection et radiation sont les trois formes différentes de propagation du Chauffer. Le point commun entre ces trois processus est qu'il doit y avoir un différencedansTempérature entre différents corps ou en différents points d'un même corps.
LES conduite, comme dit, il se produit par contact direct entre des molécules qui, lors de leur collision, transfèrent énergie cinétique à ses molécules voisines. Dans ce type de transfert de chaleur, il n'y a pas de transport de matière. La convection, à son tour, se produit exclusivement dans les fluides et, ainsi que dans conduite, ne se produit que dans des moyens matériels. La différence entre la conduction et la convection est que, dans la convection, il y a transportdansPâtes par les courants convectifs. LES radiation et le transfertdansChauffer par ondes électromagnétiquesPar conséquent, ce processus de transfert de chaleur peut avoir lieu sous vide.
Flux de chaleur ou loi de Fourier
La quantité de chaleur qui est transférée entre deux points à l'intérieur des corps, chaque seconde, est appelée coulerdansChauffer. Ce concept concerne la rapidité avec laquelle la chaleur est transférée à l'intérieur d'un corps. Certains matériaux ont une grande capacité de transfert de chaleur, par conséquent, nous disons qu'ils sont de bons conducteurs de chaleur, car ils sont capables de la dissiper plus rapidement.
O coulerdansChauffer, qui est défini en fonction d'une constante k, se mesure en watts (W), selon la Système international d'unités, mais il peut aussi être mesuré en caloriespardeuxième. Ce flux d'énergie est proportionnel à différencedansTempérature entre deux points d'un corps et correspond à la quantité d'énergie qui circule, sous forme de chaleur, vers chaque mètre carré de surface, pendant l'intervalle de temps d'une seconde.
LES formule utilisé pour calculer la conduction thermique, également appelée formule de flux de chaleur ou alors DroitdansFourier est comme suit:
Φ – flux de chaleur (cal/s ou W)
Q – chaleur (chaux ou J)
t - intervalles de temps)
A - surface (m² ou cm²)
T2 et T1 – température des points 1 et 2 (K ou ºC)
k – coefficient de conductivité thermique (J/s.m. K ou cal/s.cm.ºC)
O coefficient de conductivité thermique (k) détermine si un corps est ou non un bon conducteur de chaleur. Ce coefficient fait référence à un grand nombre de propriétés de la matière, telles que la Température,Etatphysicien,pureté,densité etc. De plus, la formule montre que la quantité de chaleur Q traversant une zone LES, pendant une période t, est proportionnel à la différence de température (T2 - T1) entre les deux faces de cette zone et aussi inversementproportionnel à l'épaisseur et, qui les sépare. Observez le diagramme suivant, qui montre la conduction thermique dans un milieu solide, selon les variables présentées :
Exercices sur la conduction thermique
Question 1) Lors d'une journée ensoleillée, une grande quantité de chaleur – environ 180 cal – passe par les vitres d'un véhicule stationné à l'extérieur pendant 15 minutes. Déterminez le flux de chaleur à travers les vitres de ce véhicule dans cette situation.
a) 10 000 cal/s
b) 2000 cal/s
c) 50 cal/s
d) 300 cal/s
e) 500 cal/s
Modèle: La lettre B
Résolution:
Pour résoudre l'exercice, calculez simplement la quantité de chaleur qui traverse les vitres du véhicule chaque seconde. Regarder:
Selon le calcul, environ 2000 calories passent par les vitres du véhicule chaque seconde, donc la bonne alternative est la lettre B.
Question 2) Vérifiez l'alternative où la conduction thermique se produit uniquement :
a) Eau chaude mélangée à de l'eau froide.
b) Papier brûlé par la lumière du soleil, concentré par une loupe.
c) Le fer brûle une chemise.
d) Cuisson à la vapeur d'eau d'un légume.
Modèle: Lettre C
Résolution:
Parmi les procédés répertoriés, le premier est un transfert de chaleur par convection; alors nous avons le rayonnement, dans la lettre B; conduire, dans la lettre C; enfin, dans la dernière alternative, à nouveau la convection. Par conséquent, la bonne alternative est la lettre C.
Par M.e Rafael Helerbrock
Professeur de physique
