L'isolation
Thermique
Comment l'Homme peut-il s'inspirer de la nature afin d'améliorer l'isolation thermique de ses bâtiments ?
Explication du principe de fonctionnement de la termitière
La densité représente la proportion de particules dans un volume donné. Cela signifie que dans une masse d'air donnée, il y a un certain nombre de particules. Ces particules sont plus ou moins nombreuses selon la température de la masse d'air.
Or, si l’on chauffe une masse d'air, les particules auront besoin de plus de place pour se déplacer à cause de l’agitation plus intense des particules. Et inversement, la température augmente quand les molécules du gaz s'agitent davantage. En effet, La température correspond à la mesure de l'agitation des molécules et on sait que la chaleur ne change pas la taille des atomes ni des molécules mais si celles-ci s'agitent davantage, elles s'entrechoquent avec plus de force et leur libre parcours augmente (les chocs les envoient plus loin les unes des autres). En moyenne, les molécules de gaz occupent donc chacune un plus grand volume.
Par conséquent, elles seront moins nombreuses dans la masse d'air. Celle-ci sera alors moins dense. Pour cette raison, l’air froid aura tendance à être plus dense et à tomber vers le sol, alors que l’air chaud aura tendance à être moins dense et donc à s’élever dans les airs.
On peut donc conclure que dans un volume donné, il y a moins de molécules quand le gaz est plus chaud et ce volume pèse donc moins.
Donc, comme la masse d'une molécule d'un gaz est une constante (28 g pour une mole de di-azote, 32g pour une mole de dioxygène), mais que son volume est plus grand lorsque l’air est chaud, sa masse volumique sera par conséquent plus faible.
Exemple numérique avec l'azote qui constitue 78% de l'air
Une mole d'azote pèse 28 g. Une mole d'azote à 0°C occupe 22,4 litre.
Sa masse volumique est
28 / 22,4 = 1,25 kg / m3
La même mole à 20°C (293 K) occupe
22,4 * (273 + 20) / 273 = 24, 04 L
Sa masse volumique à 20° est 28 / 24,04 = 1,16 kg / m3
Or, 1,16 kg/m3 < 1,25kg/m3, cet exemple justifie donc la propriété annoncée ci-dessus.
C’est aussi le phénomène de convection expliqué précédemment qui induit un déplacement de la matière et propulse l’air chaud vers le haut comme le prouvait l’exemple de la gazinière.