Avec contact ou à distance, tout corps échange de l'énergie sous forme thermique. Il existe trois modes de transfert, illustrés dans l'activité suivante : la conduction, la convection et le rayonnement.

Quelles sont les conditions de transfert de chaque mode ?

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Doc. 1
Conduction

L'énergie thermique se transmet spontanément du corps le plus chaud vers le corps le plus froid. L'agitation thermique du corps le plus chaud augmente l'agitation du corps le plus froid.

Le transfert thermique s'arrête lorsque la température des deux corps est la même, c'est-à-dire quand l'agitation est la même dans les deux corps. La conduction est le premier mode de transfert thermique : l'agitation thermique se propage de proche en proche.

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Doc. 2
Convection

Photo : expérience scientifique montrant le transfert de chaleur entre liquides bleus et rouges dans des cylindres connectés.

Photographie : deux cylindres, l'un bleu, l'autre rouge, connectés par des tubes, illustrant un transfert thermique.

Photographie : expérience scientifique montrant deux cylindres avec liquides bleu et rouge connectés par tubes. Transfert thermique.

Lorsqu'un fluide est chauffé (en rouge), celui-ci se dilate et sa densité diminue. Au contraire, le fluide refroidi (en bleu) se contracte. L'énergie thermique se propage alors par convection. Les mouvements du fluide cessent lorsque le fluide chaud se trouve au-dessus du fluide froid. La convection est dite forcée lorsque l'on impose une circulation du fluide.

Retrouvez
en vidéo
une expérience de convection.

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Doc. 3
Rayonnement

Tout corps chauffé émet un rayonnement électromagnétique. Il peut alors réchauffer à distance un corps absorbant ce rayonnement. La température d'un corps isolé ne varie plus lorsqu'il rayonne autant d'énergie qu'il en reçoit.
La lave provenant d'une éruption volcanique émet un rayonnement thermique si fort qu'une protection est nécessaire pour s'en approcher.

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Questions

Compétence(s)

APP : Faire des prévisions à l'aide d'un modèle
APP : Extraire l'information utile

1. Justifier le fait que la convection et la conduction ne peuvent pas s'effectuer dans le vide.

2. Faire un schéma légendé montrant ce qui se produirait si une bougie était placée sous le tube à gauche et si des glaçons étaient déposés dans le tube de droite dans l'expérience du

doc. 2

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3. Justifier l'absence de convection dans un solide.

4. Le corps humain rayonne d'environ 1 kW dans l'infrarouge. Or il ne génère que 100 W de puissance thermique. Expliquer pourquoi il ne se refroidit pas.

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Synthèse de l'activité

Réaliser un schéma-bilan d'un système en contact avec un fluide et échangeant de l'énergie avec celui-ci selon les trois modes de transfert.

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Physique-Chimie Terminale Spécialité

Modes de transfert thermique

Doc. 1Conduction

Doc. 2Convection

Doc. 3Rayonnement

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Conduction

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Convection

Doc. 3
Rayonnement