Le transfert d’énergie thermique d’une zone chaude à une zone froide est appelé flux de chaleur. Cela se produit lorsqu’un certain objet ou matériau est à une température différente de celle des objets environnants. Le principe de ce processus implique le fait que l’équilibrage thermique doit se produire entre les objets, également connu sous le nom de deuxième loi de la thermodynamique. Essentiellement, lorsqu’une différence de température existe entre les matériaux, le flux de chaleur ne peut être que ralenti, pas arrêté.
Le flux de chaleur repose fortement sur le concept de conduction. Fondamentalement, le transfert de l’énergie thermique repose sur la diffusion libre des électrons. Pour que la chaleur se déplace d’un objet ou d’un matériau à un autre, les atomes adjacents vibrent les uns contre les autres. Ceci est dû au déplacement des électrons d’un atome à un autre. En termes de liquides, les molécules sont plus éloignées les unes des autres, c’est pourquoi l’énergie thermique est transférée à un rythme plus lent lorsque cet état de la matière est présent.
La convection est également importante pour le flux de chaleur. Cela se produit lorsqu’un objet ou une surface solide est situé à proximité d’un gaz ou d’un liquide. Le taux de transfert thermique augmente à mesure que le mouvement se déplace plus rapidement. Deux types différents de convection existent dans les lois de la thermodynamique : naturelle et forcée. Les forces de flottabilité dues aux variations de densité du gaz ou du liquide se produisent naturellement, tandis que la convection forcée est en réponse à une méthode artificielle telle qu’une pompe ou un ventilateur.
Lorsque la chaleur est transférée des matériaux à travers un espace vide, le concept est connu sous le nom de rayonnement. Cela se produit pour tous les objets au-dessus du zéro absolu, même ceux situés dans un vide parfait. Par exemple, le rayonnement du Soleil traverse le vide de l’espace avant d’avoir un impact sur la Terre et d’autres planètes.
Le principe général de la thermodynamique et du flux de chaleur a été établi par Sir Isaac Newton. La loi du refroidissement stipule que « le taux de perte de chaleur d’un corps est proportionnel à la différence de température entre le corps et son environnement, ou environnement ». Cela peut être observé en analysant les aliments. Par exemple, lorsqu’une tarte est retirée du four et placée dans une fenêtre froide, le taux de perte de chaleur est déterminé par la température de l’air.
Un effet secondaire intéressant du flux de chaleur peut se produire lorsque la vapeur passe à sa phase liquide. Connu sous le nom de condensation, ce processus repose sur la forme gazeuse d’un liquide changeant. Cela se voit dans la nature sous forme de brouillard ou sur un verre froid par une journée chaude.