Conduction vs convection : différence et comparaison

En termes simples, la chaleur peut être expliquée par le fonctionnement des molécules, et l'énergie émise crée de la chaleur, ou l'énergie émise est convertie en chaleur.

Par exemple, lorsqu'une personne fait de l'exercice ou toute autre activité, son corps s'échauffe et produit de la sueur. Ou pendant la cuisson, lorsque les aliments deviennent chauds ou chauffés, c'est simplement le transfert de chaleur par conduction ou convection.   

La raison derrière le transfert de chaleur est scientifique, cela peut sembler facile et cliché de réchauffer des aliments, mais il y a des raisons scientifiques derrière cela.

Le transfert de chaleur peut être direct ou indirect, il existe également plusieurs matériaux dans lesquels la chaleur peut être transférée, et dans certains, elle ne peut pas être transférée par exemple, tous les types de plastique ne peuvent pas supporter la chaleur.

Faits marquants

1. La conduction implique le transfert direct de chaleur à travers un matériau solide, tandis que la convection repose sur le mouvement de fluides ou de gaz pour le transfert de chaleur.
2. La conduction se produit plus rapidement dans les métaux que dans les non-métaux, tandis que la convection est plus efficace dans les liquides et les gaz que dans les solides.
3. Les isolateurs peuvent minimiser le transfert de chaleur par conduction, tandis que la minimisation de la convection nécessite de réduire le mouvement des fluides ou des gaz.

Conduction vs convection

La différence entre conduction et convection est que la chaleur est transférée directement en conduction, alors qu'en convection, la chaleur est transférée à travers le fluide. Les deux conduisent à l'émission de chaleur, mais il existe des différences dans la méthode.

Tableau de comparaison

Paramètres de comparaison	Conduction	Convection
Définition	Transfert de chaleur entre deux objets par contact direct.	Transfert de chaleur au sein du fluide.
État de la matière	Solide	Liquide ou gaz
Transfert de courant électrique	Permet	Ne permet pas de
Densité des particules	Haute densité	Faible densité
Taux de transfert de chaleur	Lent	Plus rapide

Qu'est-ce que la Conduction ?

La conduction est le processus de transfert de chaleur ou de courant. La conduction est le transfert d'énergie sous forme de chaleur et de courant d'un atome à un autre par contact direct. 

Le meilleur transfert peut se produire à l'état solide car les atomes sont étroitement tassés, ce qui permet un taux de transfert plus rapide ; la densité des molécules affecte le taux de transfert de chaleur, au contraire les liquides et les gaz sont moins efficaces dans le transfert de chaleur en raison de la faible densité des molécules.

Il existe deux types de conduction : la conduction de la chaleur et la conduction de l'électricité. 

Conduction de la chaleur - lorsque la température augmente dans les molécules, une vibration est produite, ce qui provoque de la chaleur dans les molécules, puis le transfert de chaleur est provoqué dans les molécules étroitement emballées.

La conduction de l'électricité se produit en raison du mouvement des particules chargées à travers n'importe quel milieu. Ce mouvement de particules chargées provoque un courant porté par des ions ou des électrons chargés.

Plusieurs facteurs affectent la conduction : la différence de température, de longueur, de section transversale et de matériau.

La conduction peut être calculée par formule en théorie par plusieurs méthodes, par exemple, par la loi d'Ohm ou de Fourier.

Qu'est-ce que la convection ?

La convection est le transfert de chaleur par le mouvement de masse des molécules dans n'importe quel fluide. Le transfert initial de chaleur entre l'objet et le fluide se produit en raison de la conduction, mais par la suite, le mouvement de masse des particules de fluide crée une convection.

Le processus de convection implique une dilatation thermique. Lorsqu'un fluide est chauffé sous la surface, la couche inférieure de liquide est chauffée, ce qui se dilate thermiquement. La densité de la molécule est par rapport au liquide sur la surface supérieure.

Il existe deux types de convection : la convection naturelle et la convection forcée.

Convection naturelle - Un type de convection dans lequel une différence de température provoque une différence de densité, où la force de flottabilité joue un rôle majeur. par exemple, les vents océaniques.

Convection forcée - un type de convection dans lequel les forces externes induisent la convection, par exemple, les ventilateurs, les chauffe-eau, les geysers, etc.

Les facteurs qui affectent la convection sont; moyen (liquide ou gaz), la température et une source de chaleur. L'une des différences entre la conduction et la convection est que la convection ne supporte pas le courant électrique.

La convection naturelle ne peut pas être calculée facilement, mais la convection forcée peut être calculée théoriquement à l'aide de la formule donnée par la loi de refroidissement de Newton. La formule est:-

P = dQ /dt = hA(T−T0)

• P= dQ /dt- la vitesse à laquelle la chaleur est transférée
• h - coefficient de transfert de chaleur par convection
• A – surface exposée
• T – la température de l'objet immergé
• T0 – la température du fluide qui est sous convection

Différences principales entre la conduction et la convection

1. Le transfert de chaleur en conduction est lent. En revanche, le transfert de chaleur en convection est rapide.
2. La conduction prend également en charge la conduction électrique, mais la convection ne prend pas en charge l'électricité.

Bibliographie

1. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0375960106013247
2. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0017931009000271

Dernière mise à jour : 11 juin 2023