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Qu'est-ce que la conduction?

Qu'est-ce que la conduction?



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La conduction fait référence au transfert d'énergie par le mouvement de particules en contact les unes avec les autres. En physique, le mot "conduction" est utilisé pour décrire trois types de comportement, définis par le type d'énergie transférée:

  • Conduction thermique (ou conduction thermique) est le transfert d’énergie d’une substance plus chaude à une autre plus froide par contact direct, par exemple une personne qui touche le manche d’une poêle en métal chauffée.
  • Conduction électrique est le transfert de particules chargées électriquement à travers un milieu, tel que l’électricité passant par les lignes électriques de votre maison.
  • La conduction sonore (ou conduction acoustique) est le transfert des ondes sonores à travers un support, telles que les vibrations de la musique forte traversant un mur.

Un matériau qui assure une bonne conduction est appelé un conducteur, alors qu’un matériau à faible conduction est appeléisolant.

Conduction thermique

La conduction thermique peut être comprise, au niveau atomique, comme des particules transférant physiquement de l'énergie thermique lorsqu'elles entrent en contact physique avec des particules voisines. Ceci est similaire à l'explication de la chaleur par la théorie cinétique des gaz, bien que le transfert de chaleur dans un gaz ou un liquide soit généralement appelé convection. Le taux de transfert de chaleur dans le temps s'appelle le courant de chaleur et il est déterminé par la conductivité thermique du matériau, une quantité qui indique la facilité avec laquelle la chaleur est conduite dans le matériau.

Par exemple, si une barre de fer est chauffée à une extrémité, comme le montre l'image ci-dessus, la chaleur est comprise physiquement comme la vibration des atomes de fer individuels dans les barres. Les atomes situés du côté le plus froid de la barre vibrent avec moins d’énergie. Lorsque les particules énergétiques vibrent, elles entrent en contact avec des atomes de fer adjacents et transmettent une partie de leur énergie à ces autres atomes de fer. Au fil du temps, l'extrémité chaude de la barre perd de l'énergie et l'extrémité froide de la barre gagne de l'énergie jusqu'à ce que la barre entière atteigne la même température. C'est un état appelé équilibre thermique.

Dans l’examen du transfert de chaleur, l’exemple ci-dessus manque cependant d’un point important: la barre de fer n’est pas un système isolé. En d'autres termes, toute l'énergie de l'atome de fer chauffé n'est pas transférée par conduction aux atomes de fer adjacents. Sauf si elle est suspendue par un isolateur dans une chambre à vide, la barre de fer est également en contact physique avec une table, une enclume ou un autre objet, et elle est également en contact avec l'air qui l'entoure. Lorsque les particules d’air entrent en contact avec la barre, elles gagnent également de l’énergie et la transportent loin de la barre (mais lentement, car la conductivité thermique de l’air immobile est très faible). La barre est également si chaude qu'elle brille, ce qui signifie qu'elle émet une partie de son énergie thermique sous forme de lumière. C'est une autre manière par laquelle les atomes vibrants perdent de l'énergie. Si elle est laissée seule, la barre finira par refroidir et atteindra l'équilibre thermique avec l'air ambiant.

Conduction électrique

La conduction électrique se produit lorsqu'un matériau laisse passer un courant électrique. Que cela soit possible dépend de la structure physique de la manière dont les électrons sont liés au sein du matériau et de la facilité avec laquelle les atomes peuvent libérer un ou plusieurs de leurs électrons extérieurs aux atomes voisins. Le degré auquel un matériau inhibe la conduction d'un courant électrique est appelé résistance électrique du matériau.

Certains matériaux, lorsqu'ils sont refroidis à presque zéro absolu, perdent toute résistance électrique et permettent au courant électrique de les traverser sans aucune perte d'énergie. Ces matériaux sont appelés supraconducteurs.

Conduction du son

Le son est créé physiquement par les vibrations, ce qui en fait peut-être l'exemple le plus évident de conduction. Un son fait vibrer les atomes dans un matériau, un liquide ou un gaz et transmettre ou conduire le son à travers le matériau. Un isolant sonique est un matériau dont les atomes individuels ne vibrent pas facilement, ce qui le rend idéal pour une utilisation en insonorisation.