L'isolation
Thermique
Comment l'Homme peut-il s'inspirer de la nature afin d'améliorer l'isolation thermique de ses bâtiments ?
Les transferts thermiques au niveau macroscopique
Le transfert thermique par conduction : Il s’agit d’un transfert thermique dans un milieu matériel qui se fait par propagation de l'énergie thermique de proche en proche sous l’influence d’un gradient de température d’un corps chaud vers un corps plus froid. Elle agit à l’échelle microscopique entre deux régions d’un même solide ou entre deux corps en contact, donc sans déplacement global de la matière.
Prenons un exemple plus parlant avec les métaux qui sont des matériaux qui conduisent très bien l'énergie thermique. Or, il suffit de toucher une batterie en train de charger pour sentir la chaleur dégagée par la circulation du courant.
Le transfert thermique par convection : Le transfert thermique par convection correspond au transport d'énergie thermique par le mouvement d'un fluide (gaz ou liquide) : Comme les différences de températures au sein d'un fluide engendrent des différences de masse volumique, les particules se mettent naturellement en mouvement et les particules plus légères remontent. Ce déplacement de matière induit un déplacement de la chaleur. Il agit à l’échelle macroscopique.
On peut également partir d’un exemple afin de faciliter la compréhension : Lorsque que l’on chauffe une casserole remplie d’eau distillée sur une gazinière, ce sont d’abord les molécules d’eau de la partie inférieure de la casserole qui se réchauffent. Or étant moins denses, elles migrent vers le haut de la casserole, échangeant de l’énergie (donc de la chaleur) par frottement avec les autres molécules. Plus froides donc plus denses, ces dernières se déplacent vers le bas de la casserole pour être à leur tour réchauffées.
Ce type de transfert de chaleur est à la base de tous les systèmes de chauffage domestique. Une source chauffe l'air ambiant proche d'elle puis l'air chaud se répartit dans la pièce par convection. Ce phénomène agit également pour le chauffage au sol (où un liquide chaud se déplace dans un tuyau) ou encore le chauffage d’appoint (où des molécules de l’air sont réchauffées).
Et enfin, le transfert thermique par rayonnement : Le transfert thermique par rayonnement est un transfert thermique qui ne nécessite pas de milieu matériel. Il agit à l’échelle microscopique et sur tout support, du vide au zéro absolu (0 Kelvin ou -273°C ou zéro absolu qui est la température la plus basse qui puisse exister et qui correspond à l’absence d’agitation thermique). L'énergie thermique est transportée par les radiations émises par la source. Or, tous les corps émettent un rayonnement électromagnétique, on parle ici de rayonnement thermique qui est la plupart du temps un rayonnement infrarouge.
Le transfert thermique par rayonnement est la source de chaleur naturelle à la surface de la Terre. L'énergie thermique dégagée par le Soleil nous parvient grâce aux rayonnements émis par celui-ci.