Le transfert de chaleur occupe un domaine qui comprend un large éventail de fonctions, allant des simples processus de chauffage et de refroidissement d'objets à des concepts thermodynamiques avancés en physique thermique. Pour comprendre comment un verre refroidit en été ou comment se déplace la chaleur du soleil à la Terre, vous devez saisir ces principes de base du transfert de chaleur à un niveau fondamental.

Deuxième Loi de Thermodynamique

La deuxième loi de la thermodynamique stipule que les transferts de chaleur d'un objet d'une température plus élevée à celle d'une température plus basse. Les atomes d'énergie supérieure (et donc la température plus élevée) se déplacent vers les atomes d'énergie inférieure (température inférieure) afin de maintenir l'équilibre (connu sous le nom d'équilibre thermique). Le transfert de chaleur se produit afin de maintenir ce principe quand un objet est à une température différente d'un autre objet ou de son environnement.

Transfert de chaleur par conduction

Quand des particules de matière sont en contact direct, la chaleur transferts par conduction. Les atomes adjacents d'énergie supérieure vibrent l'un contre l'autre, ce qui transfère l'énergie supérieure à l'énergie inférieure, ou une température plus élevée à une température plus basse. C'est-à-dire que des atomes d'une intensité plus élevée et d'une chaleur plus élevée vibreront, déplaçant ainsi les électrons vers des zones d'intensité plus faible et de chaleur plus faible. Les liquides et les gaz sont moins conducteurs que les solides (métaux sont les meilleurs conducteurs) en raison du fait qu'ils sont moins denses, ce qui signifie qu'il y a une plus grande distance entre les atomes.

Convection Heat Transfer

La convection décrit le transfert de chaleur entre une surface et un liquide ou un gaz en mouvement. Lorsque le fluide ou le gaz se déplace plus rapidement, le transfert de chaleur par convection augmente. Deux types de convection sont la convection naturelle et la convection forcée. Dans la convection naturelle, le mouvement du fluide résulte des atomes chauds dans le fluide, où les atomes chauds se déplacent vers les atomes plus froids dans l'air - le fluide se déplace sous l'influence de la gravité. Des exemples de ceci incluent les nuages ​​montants de la fumée de cigarette, ou la chaleur du capot d'une voiture qui monte vers le haut. En convection forcée, le fluide est forcé de se déplacer sur la surface par un ventilateur ou d'une pompe ou d'une autre source externe.

Transfert de chaleur et de rayonnement

Radiation (à ne pas confondre avec un rayonnement thermique) se réfère au transfert de chaleur à travers l'espace vide. Cette forme de transfert de chaleur se produit sans un milieu intervenant; le rayonnement fonctionne même dans et à travers un vide parfait. Par exemple, l'énergie du soleil voyage dans le vide de l'espace avant que le transfert de chaleur ne réchauffe la Terre.

Le transfert de chaleur fait partie intégrante de l'éducation dans des matières pertinentes, comme dans le programme de génie chimique ou mécanique . La fabrication et le chauffage, la ventilation et le refroidissement d'air sont des exemples d'industries qui dépendent fortement de la thermodynamique et des principes du transfert de chaleur. La science thermique et la physique thermique sont des domaines d'enseignement plus élevés qui traitent du transfert de chaleur.