La conduction et la convection sont deux méthodes différentes de transmission de la chaleur. La conduction est la transmission de la chaleur à travers les solides, les liquides et les gaz par le mouvement des molécules. La convection est le transfert de chaleur au moyen de courants dans les fluides ou les gaz qui peuvent être mis en mouvement. Ce processus se produit généralement dans les liquides ou les gaz qui ont une densité inférieure à celle de leur environnement.
Qu'est-ce que la Conduction ?
La conduction est le transfert de chaleur à travers les solides, les liquides et les gaz par le mouvement moléculaire des parties chaudes vers les parties froides. La conduction se produit lorsque deux objets sont en contact direct l'un avec l'autre du fait qu'ils partagent une frontière contiguë, par exemple en se touchant ou en se chevauchant. Dans ce processus, l'énergie passe entre les particules en raison des collisions lorsqu'elles se déplacent l'une devant l'autre. Lorsqu'un objet se réchauffe, il devient moins dense car ses molécules vibrent plus rapidement, ce qui les fait s'étaler et crée des espaces là où il n'y en avait pas auparavant. Par conséquent, la chaleur peut facilement passer dans ces zones à l'intérieur d'un matériau qui a été chauffé puisque la densité y sera plus faible que celle des matériaux environnants à température ambiante (ce qui permet une transmission plus facile).
Qu'est-ce que la Convection ?
La convection est le transfert de chaleur au moyen de courants dans les fluides ou les gaz qui peuvent être mis en mouvement. La convection se produit lorsqu'un fluide (liquide ou gaz) est chauffé et que ses molécules deviennent moins denses, ce qui le fait monter tandis que les particules environnantes plus froides descendent, créant ainsi un mouvement circulaire au sein du matériau. Ce flux de masses chaudes et froides permet de répartir la chaleur de manière homogène dans un objet, mais aussi d'éviter que certaines zones ne deviennent trop chaudes, car l'air frais remplacera toujours les sections plus chaudes en se déplaçant vers le haut. La convection est due au contact thermique du mouvement des particules fluides entre les objets, qui les font se toucher, ce qui crée un chemin pour le transfert de chaleur. Notez qu'il doit y avoir une certaine force sur le fluide pour faciliter son mouvement.
Principales Différences entre la Conduction et la Convection
Différence basée sur des exemples
La conduction se produit sur Terre en raison du contact direct entre les matériaux, par exemple lorsque vous touchez du métal avec vos mains, ce qui transfère une partie de l'énergie qui y est stockée à travers votre peau. Elle se produit également au niveau des fours, où vous pouvez sentir la chaleur qui est transférée dans votre main lorsque vous le touchez, ou dans les fours à micro-ondes, où les molécules sont forcées à aller et venir rapidement, ce qui provoque une friction qui réchauffe les aliments.
La convection se produit sur Terre en raison du chauffage de l'air, de l'eau ou de tout autre fluide à l'intérieur d'un récipient, comme l'eau bouillante pour la cuisson du riz sur une flamme nue (cuisinière à gaz), car ce processus déplace la matière d'un endroit à un autre au moyen de courants. Un autre exemple serait celui des montgolfières, car l'hélium se dilate lorsqu'il est chauffé, ce qui fait que le ballon s'élève dans le ciel tandis que les particules environnantes plus froides descendent vers le sol en contournant les obstacles jusqu'à ce que l'équilibre convectif soit à nouveau atteint.
Différence de température
Pour expliquer la différence entre la conduction et la convection, il faut d'abord comprendre ce qu'est la température. La température peut être définie comme une "propriété thermique qui indique le caractère chaud ou froid d'un objet". Pour transférer la chaleur d'un endroit à un autre, il doit y avoir une forme de contact thermique entre deux objets. La conduction est principalement due à une différence de température constante, tandis que la convection est due à une différence de densité et de flottabilité.
Dans le cas de la conduction, la chaleur est transportée d'un endroit à température élevée vers un autre endroit à température basse.
Le transfert de chaleur par conduction est dû à la différence de température entre deux objets. Dans le cas de la convection, en revanche, il n'est pas nécessaire qu'une force extérieure agisse sur l'objet et le transfert peut se produire même s'ils sont séparés. C'est ce qu'on appelle la convection naturelle. Une autre forme de convection, appelée convection forcée, nécessite une force extérieure, comme un ventilateur.
Différence d'efficacité
Chaque méthode de transfert d'énergie d'un objet ou d'un lieu à un autre présente ses propres avantages et inconvénients. La conduction est très efficace car la chaleur se déplace à travers des particules de températures différentes. Cela permet à l'énergie de se transférer plus efficacement puisqu'elle n'a pas à changer de direction ou à être transmise d'un objet à un autre via un fluide. Cependant, dans les fluides et les gaz, la convection est plus efficace car elle permet de transférer l'énergie beaucoup plus rapidement.
Similitudes entre la conduction et la convection
La conduction et la convection sont tous deux des modes de transfert de chaleur. Ils nécessitent tous deux un contact direct entre la source de chaleur et l'objet pour être efficaces. Ils nécessitent tous deux une sorte de mouvement moléculaire pour que la chaleur soit transférée.
FAQs
Quels sont les différents types de conduction ?
Il existe principalement deux types de conduction : la conduction en régime permanent et la conduction transitoire.
Quels sont les différents types de convection ?
La convection est principalement divisée en deux catégories : naturelle et forcée. Elles diffèrent toutes deux par la manière dont elles se produisent.
Laquelle est la plus rapide ?
La convection est généralement plus rapide que la conduction car elle ne nécessite pas de contact direct entre la source de chaleur et l'objet. La conduction exige qu'il y ait un contact physique.
Quel type de transfert de chaleur se produit principalement sur la terre ?
La conduction est le principal mode de transfert de chaleur qui se produit sur Terre. La raison est qu'elle nécessite un contact direct entre les objets, ce qui se produit généralement lorsque les objets sont plus proches les uns des autres.
En quoi sont-ils différents en termes de transfert de chaleur ?
La convection se produit lorsqu'il y a un mouvement forcé, tandis que la conduction se produit lorsque les objets se touchent. La convection implique que des fluides ou des gaz chauffés montent vers des fluides ou des gaz plus froids. La conduction se produit lorsque la chaleur se transmet entre deux objets qui se touchent.
Conclusion
Dans cet article, nous avons exploré la différence entre la conduction et la convection. Grâce à nos explications, vous devriez maintenant comprendre ce qu'est chaque processus et comment ils peuvent être utilisés pour chauffer un objet ou une zone de l'espace. La convection et la conduction sont deux concepts très importants dans de nombreux domaines de la physique et de l'ingénierie, il est donc important de bien les comprendre !
