PSI Brizeux Ch T4 Phénomènes de diffusion

Françoise Briffaut

Description

PSI Brizeux Ch. T4 : Phénomènes de diffusion - 36 - Etude de deux phénomènes de diffusion : LA DIFFUSION THERMIQUE & LA DIFFUSION de PARTICULES 1. LA DIFFUSION : UN MODE DE TRANSFERT SANS MOUVEMENT MACROSCOPIQUE 1.1. Les différents modes de transfert de la chaleur Comme nous l'avons évoqué dans le premier chapitre, les transferts thermiques peuvent se faire selon 3 modes : par conduction thermique, par convection ou par rayonnement. Le transfert thermique par diffusion peut avoir lieu même à travers des milieux matériels macroscopiquement immobiles : un tisonnier dont une extrémité plonge dans un feu, voit progressivement sa température augmenter du fait des échanges thermiques par conduction tout le long de la barre. L'explication vient du mouvement d'agitation thermique des particules qui composent le solide, mouvement qui se propage de proche en proche. Dans le cas de la convection, les transferts thermiques se font par l'intermédiaire d'un fluide caloporteur : ce fluide, au contact d'une zone « chaude » peut recevoir de la chaleur. En se déplaçant par des mouvements macroscopiques, ce fluide pourra ensuite céder de la chaleur à des zones « froides ». Ce mode de transfert thermique est beaucoup plus rapide que le précédent et permet la thermalisation rapide des fluides. Dans ces fluides, les phénomènes de conduction sont souvent masqués par les phénomènes de convection. Dans le cas des transferts par rayonnement, aucun support matériel n'est nécessaire : le Soleil réchauffe notre planète alors que le vide les sépare….

• courant de particules


• boue de l'eau


• transferts thermiques


• totalité de l'eau contenue dans le verre


• phénomène de diffusion


• proche en proche

Sujets

• Électromagnétisme
• Transfert thermique
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• mathématiques
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Informations

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Extrait

 PSI Brizeux Ch. T4 : Phénomènes de diffusion - 36 -   Etude de deux phénomènes de  di f f us i on : L A DI F F US I ON T HE RM I Q UE & L A DI F F US I ON d e P ART I CUL E S  

     

 

1.  LA DIFFUSION : UN MODE DE TRANSFERT SANS MOUVEMENT MACROSCOPIQUE

1.1.  Les différents modes de transfert de la chaleur   Comme nous l’avons évoqué dans le premier chapitre, les transferts thermiques peuvent se faire selon 3 modes : par conduction thermique, par convection ou par rayonnement.   Le transfert thermique par diffusion peut avoir lieu même à travers des milieux matériels macroscopiquement immobiles : un tisonnier dont une extrémité plonge dans un feu, voit progressivement sa température augmenter du fait des échanges thermiques par conduction tout le long de la barre. L’explication vient du mouvement d’agitation thermique des particules qui composent le solide, mouvement qui se propage de proche en proche. Dans le cas de la convection, les transferts thermiques se font par l’intermédiaire d’un fluide caloporteur : ce fluide, au contact d’une zone « chaude  peut recevoir de la chaleur. En se déplaçant par des mouvements macroscopiques, ce fluide pourra ensuite céder de la chaleur à des zones « froides . Ce mode de transfert thermique est beaucoup plus rapide que le précédent et permet la thermalisation rapide des fluides. Dans ces fluides, les phénomènes de conduction sont souvent masqués par les phénomènes de convection. Dans le cas des transferts par rayonnement, aucun support matériel n’est nécessaire : le Soleil réchauffe notre planète alors que le vide les sépare….Tout corps « chaud  émet un rayonnement électromagnétique qui transporte de l’énergie susceptible d’échauffer le corps qui le reçoit.     1.2.   Homogénéisation : courants de diffusion   Les phénomènes de diffusion se manifestent lorsque, dans un milieu donné, existe une inhomogénéité : de température T dans le cas de la diffusion thermique, de densité particulaire n dans le cas de la diffusion de particules. Il se crée alors un courant thermique (resp. de particules) qui tend à uniformiser cette grandeur intensive même en l’absence de mouvement macroscopique du milieu.   Si on débouche un flacon de parfum, on en ressent l’odeur au bout de quelques temps (pour être dans les conditions de la diffusion, il faut éviter tout courant d’air qui mettrait en jeu de la convection) ; un goutte d’encre versée dans un verre d’eau tendra à se répandre et colorer la totalité de l’eau contenue dans le verre (même si on « touille  pas, ce qui prendra évidemment plus de temps que si on agite le mélange) ; les poignées d’une cocotte métallique dans laquelle boue de l’eau sont chauffées par conduction par le dessous de cette cocotte.