Un gradient de température est la variation graduelle de la température avec la distance. La pente du gradient est cohérente au sein d’un matériau. Un gradient est établi chaque fois que deux matériaux à des températures différentes sont en contact physique l’un avec l’autre. Les unités de mesure des gradients de température sont les degrés par unité de distance, tels que °F par pouce ou °C par mètre.
De nombreux gradients de température existent naturellement, tandis que d’autres sont créés. Le plus grand gradient de température sur Terre est la Terre elle-même. La température du noyau terrestre est estimée à environ 9,000 5,000 °F (6,650 3,700 °C); elle est de 200 93 °F (XNUMX XNUMX °C) à la limite entre le noyau et le manteau, tandis que la température de la croûte est d’environ XNUMX °F (XNUMX °C). Chaque couche a un gradient de température d’une pente différente, en fonction de la conductivité thermique de la couche.
Aucun gradient de température n’existe entre la Terre et le Soleil car il n’y a pas d’atmosphère entre eux. La capacité calorifique est la capacité d’un matériau à retenir la chaleur. Un vide a une capacité calorifique nulle.
La convection détruit un gradient thermique. En chauffant une casserole de sauce, le liquide le plus proche du brûleur devient le plus chaud. Lorsqu’il est agité, le liquide chaud se mélange au liquide plus froid, la chaleur se répartit uniformément et le gradient de température est annulé.
S’il n’est pas agité, le transfert de chaleur par convection entraînera la montée du liquide chaud et la chute du froid, et une certaine circulation se produira, bien qu’elle ne soit pas aussi efficace que l’agitation active. Au fil du temps, les forces de conduction transférant la chaleur du fond établiront un équilibre avec les forces convectives faisant circuler l’eau. Si la source de chaleur est faible, la circulation sera lente, un fort gradient de température peut exister et la sauce peut être brûlée au fond. Si la chaleur est élevée, la sauce bouillira, le transfert de chaleur par convection sera élevé et le gradient de température sera proche de zéro.
L’isolation est utilisée pour retarder le transfert de chaleur en plaçant un matériau à faible conductivité thermique à côté de la source de chaleur. L’isolation permet de maintenir le gradient thermique entre l’objet isolé et les conditions ambiantes. Le café restera plus chaud dans une tasse en mousse que dans une tasse en aluminium car la mousse conduit moins facilement la chaleur. De même, le buveur de café peut se brûler quelques doigts en ramassant la tasse en aluminium car le gradient thermique est proche de zéro et la température de l’extérieur de la tasse est presque la même que celle de l’intérieur de la tasse.
Pour être stable, un gradient thermique doit avoir une source de chaleur constante et un puits de chaleur disponible. Le maintien de gradients constants est rarement important, sauf lors de la conduite de réactions chimiques. De nombreux processus industriels nécessitent un contrôle minutieux de la chaleur. La cellule vivante doit également maintenir des contrôles de chaleur minutieux pour des performances optimales. Alors que les scientifiques comprennent comment le corps humain dans son ensemble maintient un gradient de température entre son noyau et le monde extérieur, les options disponibles pour les cellules individuelles sont moins claires.