L'isolation
Thermique
Comment l'Homme peut-il s'inspirer de la nature afin d'améliorer l'isolation thermique de ses bâtiments ?
Notre expérience
Le but de cette expérience est de montrer qu’une circulation d’air frais peut refroidir la termitière.
L’air frais qui provient des nappes phréatiques sous la termitière est remplacé par l’air d’un récipient rempli à moitié d’eau et de glaçons. Les canaux verticaux de la termitière sont remplacés par un tube vertical. La chaleur en surface de la termitière est simulée avec un sèche-cheveux.
Protocole :
Le récipient est rempli à moitié d’eau et de glaçons.
Les températures de l’air du récipient et à l’extrémité supérieur du tube sont mesurées avec un thermomètre de cuisine dans 2 configurations :
-Tube et ouverture fermés
-Tube et ouverture ouverts
Réalisation :
Tube et ouverture fermés
Tube et ouverture ouverts
Photos :
Tube et ouverture bouchés, mesure température à l'extrémité supérieure
Récipient avec glaçons
mesure de la température de l'air dans la bac à glaçons
Tube ouvert
Tube fermé
Analyse des résultats :
Dans les deux configurations, l’air du récipient est à la même température 11,6 °C et l’action du sèche-cheveux est identique. Lorsque l’entrée d’air et le tube sont ouverts la température est plus faible à l’extrémité supérieure du tube en se stabilisant au bout de 8 min à 31,0 °C au lieu de 34,8 °C dans la configuration fermée ce qui démontre qu’il y a une circulation d’air du bas vers le haut qui peut refroidir la termitière.
Explication Physique :
D'après la loi des gaz parfaits, la masse volumique de l'air sec s'écrit : en kg/m3, avec P la pression de l'air (Pa), M la masse molaire de l'air (kg / mol), R la constante universelle des gaz parfaits et T la température (K). La constante universelle des gaz parfaits vaut R = 8,3144621 J·K-1·mol-1.
En fixant la pression atmosphérique à p0 = 101 325 Pa = 1 013,25 mbar = 1 013,25 hPa :
Pour T0 = 273,15 K (0 °C) : ρ0 = 1,292 kg/m3.
Ceci est généralisé en : avec T en K.
Dans le cas de l’expérience quand la configuration est ouverte :
température °C I 11,6 I 31,0
ρ kg/m3 I 1,24 I 1,16
La densité de l’air est environ 6% plus faible en haut de la maquette de termitière ce qui explique la circulation de l’air de bas en haut et son refroidissement.