Qu'est-ce que la conduction thermique?
La conduction thermique fait référence au transfert d'énergie thermique dû à un objet ayant des températures différentes. Pour que l’énergie thermique soit transférée par conduction, il ne devrait y avoir aucun mouvement de l’objet dans son ensemble. L'énergie thermique passe toujours d'une concentration élevée à une concentration inférieure, c'est-à-dire du chaud au froid. Par conséquent, si une partie d'un objet est chaude, la chaleur sera transférée par conduction thermique à la partie la plus froide de cet objet. La conduction thermique aura également lieu si deux objets différents de températures différentes se touchent.
Les particules, telles que les atomes et les molécules, d'un objet à haute énergie thermique se déplaceront plus rapidement que celles d'un objet à faible énergie thermique. Lorsque les particules sont chauffées, elles peuvent se déplacer et se cogner les unes aux autres, transférant ainsi de l'énergie. Dans le cas de nombreux solides, les particules vibrent plus rapidement, ce qui provoque la vibration des particules environnantes. Lorsque l'énergie thermique est transférée, les particules les plus rapides se ralentissent, devenant ainsi plus fraîches, et les particules les plus lentes se déplaçant plus rapidement, devenant ainsi plus chaudes. Cela continuera jusqu'à ce que l'objet atteigne l'équilibre thermique.
Un exemple de conduction thermique est un pot en métal sur le poêle. Les particules de la source de chaleur se déplaceront et transféreront de l'énergie thermique aux particules du métal, les faisant se déplacer plus rapidement. Lorsque les particules dans le pot se déplacent plus rapidement, le pot se réchauffe. De plus, les particules dans le pot vont transférer leur chaleur à la nourriture ou au liquide dans le pot. Cela permet aux aliments de cuire ou au liquide de bouillir.
La vitesse à laquelle un objet transfère de la chaleur par conduction est appelée conductivité thermique. Un objet à faible conductivité transférera la chaleur plus lentement qu'un objet à haute conductivité. C'est pourquoi certaines substances sont utilisées comme isolants alors que d'autres sont utilisées dans des applications telles que la cuisine. En général, les solides conduisent mieux la chaleur que les liquides et les gaz. De plus, les métaux sont généralement de meilleurs conducteurs thermiques que les substances non métalliques.
La conduction thermique provoquée par les électrons en mouvement est plus efficace que la conduction causée par les vibrations. La raison pour laquelle les métaux sont de si bons conducteurs de chaleur et d’électricité est qu’ils ont beaucoup d’électrons capables de se déplacer. Cependant, les électrons ne vont généralement pas très loin lorsqu'ils conduisent de l'énergie thermique, ils se heurtent et transfèrent de l'énergie thermique à d'autres électrons proches qui peuvent ensuite entrer en collision et transférer de l'énergie thermique dans d'autres électrons proches d'eux. Le résultat est une méthode de transfert d'énergie efficace qui confère à ces substances une conductivité thermique élevée.