Transmission de l'énergie thermique - Conduction

Le transfert de chaleur ou, pour employer l’expression actuelle, le transfert d’énergie thermique est une transmission de cette énergie d’une région à une autre, sous l’influence d’une différence de température.

On reconnaît classiquement trois modes de transmission : la conduction , le rayonnement et la convection .

Cependant, il ne faudrait pas oublier les cas de transfert entre deux phases d’un même corps (solide-liquide et liquide-vapeur, par exemple). Des puits ou des sources d’énergie sont alors créés sans variation de température sous l’influence de l’évolution, dans le temps, des masses respectives de ces deux phases.

Bien que cet aspect puisse se ramener à un cas particulier de conduction avec variation dans le temps des limites géométriques des phases, nous ne le traiterons pas ici et renvoyons le lecteur aux articles « Transferts de chaleur associés à l’ébullition ou à la condensation » et « Transferts par changement d’état solide-liquide » du présent traité.

Dans le mode conductif, la chaleur diffuse de proche en proche d’une particule à l’autre par chocs ; ce mode nécessite donc la présence de matière mais sans déplacement macroscopique de celle-ci.

Dans les corps solides soit totalement opaques, soit totalement transparents au rayonnement, c’est le seul mode de transmission.

Dans les corps solides semi-transparents, rayonnement et conduction interviennent (cf. article « Rayonnement thermique des matériaux semi-transparents » dans ce traité).

Dans les fluides déformables, cette distinction subsiste, mais il s’y ajoute dans tous les cas un transfert convectif par déplacement relatif des différentes parties non isothermes de ce fluide les unes par rapport aux autres (cf. article « Notions de transfert thermique par convection » dans ce traité).

À l’échelle microscopique, le problème conductif est très complexe et nous ne l’envisagerons pas ici. Nous nous plaçons dans l’hypothèse des milieux continus.