Conduction thermique

Dans la théorie atomique, les solides, les liquides et les gaz sont constitués de minuscules particules appelées "atomes". La température de la matière mesure la vitesse à laquelle les atomes se déplacent et la chaleur mesure la quantité totale d'énergie due à la vibration des atomes.

La conduction peut se produire lorsqu'une partie d'un matériau est chauffée. Les atomes de cette partie vibrent plus rapidement et sont plus susceptibles de frapper leurs voisins. Les collisions font que ces atomes se déplacent également plus rapidement, leur transmettant l'énergie thermique. De cette façon, l'énergie traverse le solide. (Un peu comme l'énergie passe le long d'un ensemble de dominos qui tombent).

L'image atomique permet également d'expliquer pourquoi la conduction est plus importante dans les solides : dans les solides, les atomes sont proches les uns des autres et ne peuvent pas se déplacer. Dans les liquides et les gaz, les particules peuvent se déplacer les unes par rapport aux autres, les collisions sont donc moins fréquentes.

La loi de la conduction thermique, également appelée loi de Fourier, signifie que la vitesse, dans le temps, du transfert de chaleur à travers un matériau est proportionnelle au gradient négatif de la température et à la zone à angle droit, à ce gradient, à travers laquelle la chaleur circule :

∂ Q ∂ t = - k ∮ S ∇ T ⋅ d S {\displaystyle {\frac {\partial Q}{\partial t}}=-k\oint _{S}{\nabla T\cdot \,dS}}

où :

Q est la quantité de chaleur transférée, et

t est le temps pris, et

k est la "conductivité thermique du matériau" et

S est la zone à travers laquelle la chaleur circule, et

T est la température.

La conductivité thermique varie généralement en fonction de la température, mais la variation peut être faible, sur une plage de températures importante, pour certains matériaux courants.

• Transfert de chaleur
• Convection
• Rayonnement thermique