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La convection est un mode de transfert de chaleur où celle-ci est advectée (transportée-conduite, mais ces termes sont en fait impropres) par au moins un fluide. Par exemple durant la cuisson des pâtes, l'eau se met en mouvement spontanément : les groupes de particules de fluide proches du fond de la casserole sont chauffés, se dilatent donc deviennent moins denses et montent ; ceux de la surface de la casserole sont refroidis par le contact de la surface avec un milieu moins chaud, se contractent donc gagnent en densité et plongent. La chaleur est alors transférée de manière beaucoup plus efficace que par la conduction thermique ou le rayonnement, qui sont les deux autres modes de transfert de chaleur.

Ce phénomène physique très commun se produit dans de nombreux systèmes (casserole, manteau terrestre, étoile, ...) sous des formes diverses.

Phénomènes convectifsModifier

Convection casserole.png

Présentation de la convection dans une casserole

  • Le mouvement dans une casserole posée sur le feu s'explique par les différences de densité créées par le chauffage. Le fluide se met en mouvement spontanément quand la différence de température entre le haut et le bas de la couche d'eau atteint une valeur critique.
  • La fumée de cigarette ou de cheminée monte car la combustion crée une zone très chaude et très légère par rapport à l'environnement. Cette zone de fluide monte sous l'action de la poussée d'Archimède.
  • Le chauffage par le sol relève du même principe. La couche chaude à la base des pièces, du fait de la dilatation thermique, devient plus légère (relativement) et engendre une circulation dans la maison.
  • Le brûleur de la montgolfière réchauffe l'air au-dessus de lui et fait monter la nacelle.


Dans l'atmosphère Modifier

La convection est un phénomène fréquent dans l'atmosphère terrestre. Elle peut être déclenchée par un réchauffement du sol par le soleil, par le mouvement d'une masse d'air froide au-dessus d'un plan d'eau relativement chaude, ou par d'autres phénomènes qui provoquent le réchauffement relatif du bas d'une couche atmosphérique par rapport à son sommet.

On donne à la classe des nuages d'origine convective le nom générique de cumulus.

Sous sa forme bénigne, la convection peut donner aux planeurs (y compris les PUL de vol libre) et autres aéronefs non motorisés la poussée ascendante dont ils ont besoin pour se maintenir en vol. Les montgolfières utilisent aussi la convection comme moyen de sustentation, en emprisonnant une quantité d'air chaud (moins dense que l'air environnant) à l'intérieur d'un ballon.

Le mouvement convectif ascendant s'accompagne du mouvement descendant d'un volume correspondant d'air plus dense (plus froid). La masse de l'air descendant est supérieure à celle de l'air ascendant ; il y a donc une baisse du centre de gravité du système, interprétable comme une conversion d'énergie potentielle gravitationnelle, en énergie cinétique. De plus, lorsque l'air en ascendance contient suffisamment de vapeur d'eau, celle-ci en se condensant libère sa chaleur latente, ce qui augmente le contraste thermique et la poussée convective. Les quantités d'énergie impliquées dans cette conversion peuvent être considérables et se traduire par de forts coups de vent, des tornades, de la grêle, et de la foudre. Pour plus de détails à ce sujet, voyez l'article sur les orages.

© Copyright auteur(s) de Wikipédia - Source : Convection sur Wikipédia - Cet article est sous licence GFDL

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