Si vous avez déjà attrapé la poignée en métal du pot chauffé sur un feu de camp, vous avez douloureusement expérimenté un transfert de chaleur. Il y a quatre façons de transférer la chaleur d'un objet à un autre: la conduction, le rayonnement, la convection et l'advection. La chaleur s'écoule presque toujours de l'objet à température la plus élevée à la plus basse, changeant l'énergie interne des deux objets dans le processus. La principale différence entre les transferts de chaleur par convection et advection est la direction de l'échange.

Transfert de chaleur par convection

Le transfert de chaleur par convection implique le transfert de chaleur par le mouvement des particules du milieu. Ce milieu doit être un gaz ou un liquide, permettant ainsi le mouvement. La convection transfère toujours la chaleur dans le plan vertical. Ce mouvement est déterminé par les variations de la densité du support et, par conséquent, de sa flottabilité. Les particules chauffées se dilatent, entraînant une diminution de leur densité; ces particules deviennent plus flottantes que les particules environnantes, provoquant leur augmentation. Au fur et à mesure qu'ils montent, leur chaleur est transférée vers des parties plus froides du milieu situé au-dessus d'eux.

Exemples de convection

Le transfert de chaleur par convection a lieu quand une casserole d'eau est chauffée. Lorsque les molécules d'eau les plus proches de la source de chaleur se réchauffent, elles se dilatent. Cette expansion diminue leur densité et ils commencent à augmenter; C'est ce qui provoque l'ébullition de l'eau dans un pot. L'atmosphère fournit également un exemple de transfert de chaleur par convection. Quand un paquet d'air est réchauffé par l'énergie solaire - transfert de chaleur par rayonnement - le paquet d'air se dilate, abaissant sa densité. Cela augmente sa flottabilité et le fait monter dans l'atmosphère. Cela produit une atmosphère instable avec un flux d'air vertical.

Transfert de chaleur par advection

Le transfert de chaleur par advection diffère de la convection en ce sens que le mouvement de la chaleur est confiné au plan horizontal. Ce type de transfert de chaleur n'est pas alimenté par des variations de densité, mais nécessite plutôt une force extérieure, telle que le vent ou les courants, pour déplacer les particules du milieu. Lorsque les particules se déplacent horizontalement dans des systèmes plus chauds ou plus froids, la chaleur est transférée.

Exemples d'advection

Le principal exemple de transfert de chaleur par advection est le mouvement des fronts météorologiques. Ces fronts représentent des masses d'air d'air froid ou chaud qui sont déplacées horizontalement sur la surface par les vents; lorsque ces masses d'air rencontrent un air plus chaud ou plus froid, de la chaleur est échangée entre les systèmes. Les courants océaniques sont un autre exemple de transfert de chaleur par advection. Plutôt que verticalement, les courants déplacent l'eau chaude ou froide dans les directions horizontales. Lorsque ces eaux interagissent avec des zones d'eau plus chaudes ou plus froides, de la chaleur est échangée entre elles.

Autres types de transfert de chaleur

Les types de transfert de chaleur restants sont la conduction et la radiation. La conduction transfère la chaleur d'un objet à un autre sans mouvement; le trayon est transféré de molécule en molécule. Ce type de transfert de chaleur se produit uniquement dans les solides; le manche d'un hot pot est un exemple de conduction. Le transfert de chaleur par rayonnement implique le transfert de chaleur par des ondes électromagnétiques d'énergie. Un exemple de rayonnement est la lumière du soleil; lorsque ces ondes frappent d'autres particules, elles les font vibrer ou réchauffer.