Transferts, flux et résistance thermique

L'existence d'une différence de température entre deux systèmes induit un transfert thermique d'énergie Q du système le plus chaud vers le système le plus froid.
Lorsque l'échange est terminé, les deux systèmes sont en équilibre thermique : ils ont la même température.
Le retour à l'état initial est impossible : il y a irréversibilité.

On peut interpréter les transferts thermiques dans la matière suivant trois modes : la conduction, la convection et le rayonnement.

Le transfert par conduction est généré, au niveau microscopique, par des interactions entre particules en contact direct. Le transfert thermique se fait de proche en proche, sans déplacement de matière. L'énergie cinétique microscopique des particules des zones les plus chaudes, dont l'agitation thermique est plus importante, est transmise, à la suite de collisions, aux particules des zones les plus froides. Il n'y a aucun déplacement macroscopique de matière.
C'est le seul mode de transfert thermique dans les solides.

Elle est spécifique des fluides (liquides ou gaz). Les zones les plus chaudes se dilatent et, moins denses, s'élèvent pour laisser la place aux zones les plus froides.
La convection correspond donc à un déplacement macroscopique de matière.
On distingue deux types de convection :

• La convection naturelle (ou libre) : la masse volumique est en général fonction de la température. Cette différence de masse volumique implique une différence de la poussée d'Archimède et donc crée un mouvement.
• La convection forcée : la convection forcée est provoquée par une circulation artificielle (pompe, turbine) d'un fluide.

Tout corps, en raison de sa température, émet de l'énergie sous forme de rayonnement électromagnétique, il en absorbe également.
Ce rayonnement modifie l'agitation thermique des particules d'un milieu mais est aussi possible dans le vide car les ondes électromagnétiques peuvent se propager dans le vide.
Exemples : Le soleil émet un rayonnement thermique visible, une personne émet un rayonnement thermique dans l'IR.