Quel est le lien entre le rayonnement, la convection et la conduction?
Le rayonnement, la convection et la conduction sont trois façons différentes dont la chaleur peut être transférée.La convection et la conduction nécessitent de la matière pour transférer la chaleur.Le rayonnement transfère la chaleur dans l'espace sous forme d'énergie, comme des vagues.Bien que ces trois méthodes de transfert de chaleur impliquent des principes différents, ils peuvent tous être compris en fonction de la physique de la chaleur ou de l'énergie thermique.
La matière est constituée de particules, qui interagissent entre elles pour transférer l'énergie thermique.Lorsqu'un matériau avec une température plus élevée entre en contact avec un matériau de température plus basse, la chaleur circule de la plus chaude au matériau plus froid.Ce processus se poursuivra jusqu'à ce que les deux matériaux soient à la même température et aient atteint un état d'équilibre thermique.
En conduction, une matière plus chaude entre en contact avec une matière plus froide, et les écoulements de chaleur du plus chaud vers lerégion plus froide.La chaleur est réalisée parce que les particules à évolution rapide de l'énergie de transfert de matière plus chaude aux molécules plus froides et plus lentes de la matière plus froide.La capacité d'un matériau à mener la chaleur dépend de sa structure moléculaire et de sa cohérence.Par exemple, les métaux sont de meilleurs conducteurs de chaleur que le bois, et les solides sont de meilleurs conducteurs de chaleur que les liquides.
La convection transfère la chaleur en fonction d'un principe différent du mouvement des particules.Lorsque les particules possèdent une grande quantité d'énergie thermique, cette énergie les fait se déplacer plus rapidement et se propager, ce qui rend le matériau moins dense.Les particules dans une région plus froide ont moins d'énergie et se déplacent lentement, entraînant une plus grande densité.Dans les fluides et les gaz, ce principe se traduit par des régions plus froides du matériau coulant vers le bas, tandis que les régions plus chaudes montent en haut.
Un courant est formé par la circulation du liquide ou du gaz dans ce modèle.C'est ce qu'on appelle un courant de convection.Dans l'atmosphère, par exemple, l'air froid coule tandis que l'air chaud augmente, produisant de la circulation.
La troisième méthode de transfert de chaleur, de rayonnement, nécessite peu importe et ne dépend pas de l'interaction des particules.Un exemple est le rayonnement solaire.La chaleur du soleil atteint la terre malgré le passage dans le vide de l'espace.Dans le cas du rayonnement, l'énergie thermique existe sous forme d'ondes.Il s'agit d'un type de rayonnement électromagnétique, comme la lumière visible.
Les atomes absorbent l'énergie du rayonnement à travers leurs électrons, qui utilisent l'énergie pour se déplacer à un niveau supérieur à l'intérieur de l'atome.Cette énergie peut être émise à nouveau lorsque l'électron tombe à son niveau d'origine.La température d'un objet en présence de rayonnement dépend de la quantité d'énergie qu'il absorbe par rapport à la quantité d'émis