Convection

« Convection » expliqué aux enfants par Vikidia, l’encyclopédie junior
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Vue en écorché d'un braséro montrant la convection de l'air. Image réalisée avec un logiciel. Le braséro est un système improvisé et portable de chauffage et de cuisson.

La convection est un des moyens de transmission de la chaleur par circulation de l'air ou d'un liquide. C'est en même temps le mouvement de ce liquide ou gaz, causé par les différences de température.

C'est un phénomène physique qui a besoin d'un fluide (liquide ou gaz) pour avoir lieu. Si ce fluide n'a pas partout la même température, ses particules les plus chaudes deviennent moins denses que les plus froides. Par conséquent, elles sont moins soumises au poids, et donc plus légères : elles remontent par rapport aux particules plus froides. Cela crée un mouvement dans le fluide : les parties chaudes montent, les parties froides descendent. On parle de courants ascendants et descendants dans le fluide.

Pour que la convection dure dans le temps, il faut qu'elle soit « entretenue » : quand le fluide chaud arrive tout en haut, il se trouve alors en général en contact avec un milieu plus froid (de l'air, de la roche…). Il se refroidit donc, et redescend, tandis que du fluide plus chaud le remplace, et ainsi de suite.

L'exemple le plus commun de convection est le chauffage de l'eau dans une casserole : l'eau du fond, chauffée par dessous, est plus chaude, donc moins dense, donc plus « légère » que l'eau du dessus, qui est en contact avec l'air plus froid. Elle monte donc jusqu'à la surface de la casserole, où elle se refroidit à cause de l'air. En attendant, elle a chassé l'eau froide vers le bas, où celle-ci a chauffé : c'est un cycle.

On retrouve le même phénomène de convection dans de nombreuses circonstances :

  • dans la Terre : le magma qui sort des volcans a un mouvement de convection entre le noyau terrestre, très chaud, et la croûte terrestre, plus froide ;
  • dans l'atmosphère : les mouvements de convection des masses d'air, c'est ce que l'on appelle le vent, et qui déplace les nuages ;
  • à la maison : certains radiateurs chauffent les pièces d'habitation en répartissant leur chaleur par convection. On l'observe en plaçant une hélice de papier très légère au dessus d'un tel radiateur, et en constatant qu'elle tourne ; c'est aussi ce qui fait qu'on a l'impression d'une « bouffée de chaleur » en se plaçant au-dessus d'un radiateur : l'air chaud monte et donc nous « souffle » sur le visage.

Les autres moyens de transmission de la chaleur sont la conduction et le rayonnement.

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