Deux corps à des températures initialement différentes étant maintenus au contact, on observe que, lorsque le temps s’écoule, la différence des températures diminue et finit par s’annuler : on dit qu’il y a eu transmission de chaleur du corps le plus chaud au plus froid. Il en est de même lorsque deux parties d’un même corps sont à des températures différentes : on dit qu’il y a transmission de chaleur de la partie chaude vers la partie froide.

Cette locution, consacrée par l’usage, a son origine dans le fait que l’on a d’abord considéré la chaleur comme une sorte de fluide, susceptible de s’écouler d’un point à un autre d’un système de corps. Cette image globale est ici commode, mais on doit lui préférer une image à l’échelle microscopique : il s’agit, dans un transport de chaleur, de la cession, de proche en proche, d’une particule — atome, ion, molécule, électron... — à une particule voisine d’une partie de son énergie de mouvement désordonné, dite énergie d’agitation thermique. Cet échange d’énergie, qui obéit aux lois mécaniques des chocs élastiques, a pour résultat d’abaisser la valeur moyenne de l’énergie thermique des particules dans les régions où celle-ci avait la valeur la plus élevée et d’abaisser ainsi dans ces régions la température, grandeur macroscopique qui caractérise le niveau potentiel moyen d’agitation particulaire.

Modes de transmission

Lorsque la chaleur passe d’un corps solide à un autre corps solide au contact du premier, à travers leur frontière commune, on dit de ce passage qu’il s’effectue par conduction (thermique), comme c’est aussi le cas lorsque la chaleur chemine à l’intérieur d’un solide dont tous les points ne sont pas à la même température. Dans le cas où l’un des corps au contact est un fluide, liquide ou gaz, les inégalités de température, produisant d’une région à l’autre des inégalités de masse volumique, font naître dans le fluide des mouvements de matière dits de convection ; ceux-ci facilitent, tant à l’intérieur du fluide lui-même qu’à sa frontière avec le solide, les échanges de chaleur ; ainsi la conduction, sans transport de matière, s’accompagne ici d’un échange par convection à la faveur d’un transport de matière. La convection est naturelle, mais elle peut aussi être forcée (radiateur d’automobile).

Le rayonnement* thermique des corps est également considéré comme un mode de transmission de la chaleur : il diffère des précédents d’abord en ce qu’il s’effectue même entre corps très éloignés et à travers un espace vide (par exemple le rayonnement solaire), également au travers de corps matériels, dans la mesure où il n’est pas absorbé par eux (par exemple à travers l’atmosphère terrestre) ; il en diffère ensuite par son mécanisme : tout corps émet aux dépens de l’énergie thermique de ses particules un rayonnement électromagnétique complexe, en même temps qu’il est capable d’absorber au profit de l’énergie thermique de ses particules une partie du rayonnement qu’il reçoit d’autres corps ; la partie non absorbée est réfléchie par lui ou simplement transmise.

Lois de la transmission de la chaleur

Pour celle du rayonnement thermique, v. rayonnement thermique.

La théorie mathématique de la conduction est due à Fourier (théorie analytique de la chaleur, 1822). La loi fondamentale de Fourier affirme que la densité de flux de chaleur, chaleur écoulée dans l’unité de temps à travers l’unité d’aire d’une surface isotherme, est fonction linéaire du gradient de température. On peut l’écrire Cette loi apparaît ainsi, d’un point de vue formel, comme analogue à la loi d’Ohm. Comme elle, elle définit un coefficient K dit de conductibilité thermique de la substance, ce qui permet de classer les corps en bons et en mauvais conducteurs de la chaleur (v. tableau). Les bons conducteurs que sont les métaux sont utilisés pour réaliser des parois diathermanes (radiateurs, échangeurs de température) ; quant aux mauvais conducteurs, nombreux et variés, ils sont utilisés pour améliorer l’isolation thermique. Du point de vue de la conduction thermique, il n’existe pas d’isolant matériel parfait ; quant au vide, il transmet, on l’a vu, la chaleur par rayonnement.

R. D.

 C. Fabry, Propagation de la chaleur (A. Colin, 1942).

Ensemble des moyens mis en œuvre pour transmettre entre des points géographiquement distants des informations numériques par l’intermédiaire de circuits téléphoniques.