Partie 1 : Les Transferts Thermiques

Notre TPE veut insister sur une sorte de paradoxe entre l'homme et la nature. L'homme dit vouloir vivre en harmonie avec cette nature, qui le préoccupe de plus en plus. L'isolation est dans cette logique. En physique, la deuxième loi de la thermodynamique dit que les transferts d'énergie sont spontanés; cela s'applique aussi dans une maison. Un corps chaud se refroidit au profit d'un autre corps dont la température est inférierure, jusqu'à l'homogénéisation des températures des deux corps. En hiver, par exemple, le corps chaud est l'intérieur de la maison et le corps froid, l'extérieur. Pour lutter contre les transferts thermiques, on utilise l'isolation.

Il existe 3 types importants de transferts thermiques : la conduction, la convection et le rayonnement, qui ont chacun leurs spécificités. L'isolation vise prioritairement à lutter contre la conduction en hiver, et le rayonnement en été. Le transfert thermique est appelé chaleur, et il correspond à une agitation thermique d'un corps A qui est transférée à un corps B, de différentes façon, suivant le type de transfert utilisé.

I/ La Conduction Thermique

La conduction thermique est un mode de transfert thermique qui apparaît au sein d'un même milieu, et qui est un phénomène analogue à la conduction électrique : Une expérience simple pourrait consister à un prendre une casserole entièrement métallique ( manche compris) et la mettre sur une cuisinière, en chauffe. Il est inutile de préciser qu'au bout d'un certain temps, le manche va devenir brûlant, à tel point qu'il deviendra insaisissable. C'est d'ailleurs à cause de ce phénomène de conduction thermique que l'on ne fait pas des manches de casserole en fer, ou autre matériau conducteur thermique.
La conduction est un transfert spécifique, puisqu'elle nécessite un même milieu, ou un contact solide entre deux milieux. Si le transfert thermique s'effectue par conduction, ce contact est nécessaire :

La conduction va surtout intervenir pour des flux de chaleur au sein d'un matériau isolant, ou plutôt entre deux milieux avec un isolant entre.
Après cette présentation générale, voyons en quoi cela nous intéresse dans notre étude sur les déperditions de chaleur.

Application concrète: l'énergie s'égalise spontanément dans la nature, d'où un transfert de chaleur. L'objectif en isolant par exemple les murs, qui composent la majorité de la surface d'une maison, va être de minimiser ce flux de chaleur à travers ceux-ci.
Le flux de chaleur qui passe par le mur dépend du gradient de température, et de la conductivité thermique du matériau (λ). Il s'agit de la loi de Fourier :

Plus le flux est important, plus il convient d'isoler pour le parer. C'est le but même de l'isolation de l'habitat. La conductivité thermique varie selon les matériaux, selon leur caractère isolant, qui leur est propre. De même la conduction va intervenir par exemple en hiver, le rayonnement du soleil va chauffer la vitre, qui, par conduction va transmettre sa chaleur dans la pièce.

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Transition : Après avoir vu la conduction, qu'est-ce que la convection et le rayonnement ?

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