Ce mode de transfert thermique ne concerne que des fluides, notamment les liquides, les gaz et l’air sans oublier les éléments déformables. Dans le processus de convection, les molécules proches de la source thermique perdent de leur densité et se mettent naturellement en mouvement. Ce déplacement de matière entraine un déplacement de la chaleur.

La convection thermique est assez manifeste dans un liquide bouillant. Lorsqu’on fait chauffer l’eau d’une casserole, l’eau du fond de la casserole est la première à recevoir l’énergie thermique de la source chaude. Sa température augmente et les molécules d’eau agitées s’éloignent les unes des autres. L’eau chaude remonte à la surface, laissant derrière elle un vide aussitôt comblé par l’eau moins chaude qui redescend. Il s’établit un mouvement permanent qui homogénéise la température de l’eau.

La convection est donc un mode de transfert thermique très familier dans la vie quotidienne. L’air chaud que l’on ressent en posant la main au-dessus d’un feu de cheminée résulte de la convection thermique. Elle est également en action lorsqu’on souffle sur une cuillérée de soupe brûlante qui se refroidit plus rapidement. En fait, les molécules de fluide chaud sont remplacées par de nouvelles molécules plus froides.

Le transfert thermique par convection s’applique aux fluides, à savoir les liquides et les gaz. C’est aussi le même principe qui explique pourquoi un radiateur arrive à chauffer la maison. En effet, une fois l’air proche du radiateur est chauffé, il devient agité puis il se déplace vers le haut, laissant derrière lui les molécules d’air froid qui à leur tour se chauffent, se déplacent vers le plafond, l’ensemble créant ainsi un mouvement permanent qui finit par élever la température de la maison.

Il convient de distinguer la convection naturelle de la convection forcée. La convection naturelle ou libre est un échange thermique lié à la différence de masse volumique entre particules constituant un fluide.

Quant à la convection forcée, elle a lieu lorsque, par exemple, le fluide chauffé est brassé par ventilation mécanique. Elle se produit lorsque le transfert du fluide se déplace lui-même, comme par exemple, lorsqu’un ventilateur brasse l’air chaud du radiateur. Le principe de convection forcée est abondamment utilisé dans la régulation thermique des bâtiments, notamment dans les systèmes de chauffage et de climatisation. Les turbines à vapeur, la circulation sanguine dans l’organisme ainsi que les ballons, les montgolfières, les ondes de choc issues d’une explosion fonctionnent selon le même principe.
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