l'air
DIVERS
+ DE 2 ANS
Le 31/05/2011 à 13h20
767 vues
Question d'origine :
bonjour
Pourquoi l'air est il un bon isolant thermique...?
bien à vous.
Réponse du Guichet
anonyme
- Département : Équipe du Guichet du Savoir
Le 01/06/2011 à 14h13
Réponse du service Guichet du savoir
Sous des dehors assez simples, votre question fait référence à des notions physiques très complexes, or nous ne sommes pas certains d’avoir les compétences nécessaires pour vous répondre – peut-être serait-il plus sage de consulter des spécialistes pour obtenir une réponse complète et certifiée fiable, nous vous conseillons ainsi, de vous adresser à la Société française de physique qui propose de répondre aux amateurs sur son Point science.
Voici néanmoins quelques pistes susceptibles de vous intéresser.
Notes préliminaires
1. L’air est un élément complexe. "D’assez nombreux calculs du génie climatique, tentant d’éviter les difficultés, négligent l’humidité, et parlent «d’air sec» soit le mélange des constituants qui sont dits «permanents» dans l’analyse de l’air, les constituants variables étant négligés." (Les "Airs" et leurs propriétés)
2. La conductibilité thermique caractérise le comportement des matériaux lors d’un transfert thermique possible par trois voies :
- la conduction. Elle peut s'interpréter comme la transmission de proche en proche de l'agitation thermique : un atome (ou une molécule) cède une partie de son énergie cinétique à l'atome voisin. La conduction thermique est un phénomène de transport de l'énergie interne dû à une hétérogénéité de l'agitation moléculaire
- la convection. Elle implique un déplacement de matière dans le milieu. La matière est advectée (transportée-conduite, mais ces termes sont en fait impropres) par au moins un fluide. Ce phénomène physique très commun se produit dans de nombreux systèmes (casserole lors de l’ébullition, atmosphère, manteau terrestre, étoile, ...)
- le rayonnement. C’est-à-dire l'interaction du rayonnement électromagnétique et de la matière.
L’air est-il un bon isolant ?
La conductibilité de l'air est très faible et en fait donc un excellent isolant. Mais, sa très petite masse volumique lui confère un grand pouvoir de diffusivité, pour transmettre rapidement les variations de température. (Matériau "Terre")
L’air est considéré comme un bon isolant car, à la pression atmosphérique, il s’agit de « la substance usuelle dont la conductivité thermique est la plus faible. Le recours à l’air pour l’isolation thermique d’un système est donc une démarche naturelle, démarche dont la mise en pratique se heurte à deux difficultés : la première est la facilité avec laquelle des mouvements de convection naturelle peuvent se développer au sein d’un volume d’air en présence d’une différence de température, accroissant sensiblement le transfert thermique global à travers ce volume ; la seconde est associée à la transparence de l’air au rayonnement thermique. » (Sorïn KLARSFELD - Catherine LANGLAIS, Isolation thermique à température ambiante. Isolants)
Autrement dit, la résistance thermique de l’air au rayonnement (Rray = 12,9 K/W ) et celle à la convection (R conv air = 19,3 K/W) sont du même ordre de grandeur. Par contre, la résistance thermique de l’air à la conduction (Rcond = 228,6 K/W) est beaucoup plus grande. La chaleur est transportée de façon prépondérante par convection et par rayonnement dans l’air. (Matériau "Terre")
De la sorte, pour être un isolement performant l’air doit être soumis le moins possible au rayonnement et au mouvement. C’est pour cela que les isolants sont constitués de nombreuses « poches » d’air. "Quelque soit le matériau (ou presque), l'isolant n'est pas le matériel qui le compose mais l'air qu'il renferme.
Dans ces conditions, il n'y a rien d'étonnant à ce que tous les matériaux certifiés aient tous des lambda très proches. Les fabricants sérieux cherchent tous à donner aux poches d'air qu'ils renferment le meilleur rendement possible. L'écart entre les lambdas du "meilleur" et du "moins bon", n'excède pas 15 %, de 0,036 à 0,042. Le but étant de renfermer le plus possible de toutes petites poches d'air, les isolants sont généralement très légers." (Habitat sain)
Sous des dehors assez simples, votre question fait référence à des notions physiques très complexes, or nous ne sommes pas certains d’avoir les compétences nécessaires pour vous répondre – peut-être serait-il plus sage de consulter des spécialistes pour obtenir une réponse complète et certifiée fiable, nous vous conseillons ainsi, de vous adresser à la Société française de physique qui propose de répondre aux amateurs sur son Point science.
Voici néanmoins quelques pistes susceptibles de vous intéresser.
1. L’air est un élément complexe. "D’assez nombreux calculs du génie climatique, tentant d’éviter les difficultés, négligent l’humidité, et parlent «d’air sec» soit le mélange des constituants qui sont dits «permanents» dans l’analyse de l’air, les constituants variables étant négligés." (Les "Airs" et leurs propriétés)
2. La conductibilité thermique caractérise le comportement des matériaux lors d’un transfert thermique possible par trois voies :
- la conduction. Elle peut s'interpréter comme la transmission de proche en proche de l'agitation thermique : un atome (ou une molécule) cède une partie de son énergie cinétique à l'atome voisin. La conduction thermique est un phénomène de transport de l'énergie interne dû à une hétérogénéité de l'agitation moléculaire
- la convection. Elle implique un déplacement de matière dans le milieu. La matière est advectée (transportée-conduite, mais ces termes sont en fait impropres) par au moins un fluide. Ce phénomène physique très commun se produit dans de nombreux systèmes (casserole lors de l’ébullition, atmosphère, manteau terrestre, étoile, ...)
- le rayonnement. C’est-à-dire l'interaction du rayonnement électromagnétique et de la matière.
La conductibilité de l'air est très faible et en fait donc un excellent isolant. Mais, sa très petite masse volumique lui confère un grand pouvoir de diffusivité, pour transmettre rapidement les variations de température. (Matériau "Terre")
L’air est considéré comme un bon isolant car, à la pression atmosphérique, il s’agit de « la substance usuelle dont la conductivité thermique est la plus faible. Le recours à l’air pour l’isolation thermique d’un système est donc une démarche naturelle, démarche dont la mise en pratique se heurte à deux difficultés : la première est la facilité avec laquelle des mouvements de convection naturelle peuvent se développer au sein d’un volume d’air en présence d’une différence de température, accroissant sensiblement le transfert thermique global à travers ce volume ; la seconde est associée à la transparence de l’air au rayonnement thermique. » (Sorïn KLARSFELD - Catherine LANGLAIS, Isolation thermique à température ambiante. Isolants)
Autrement dit, la résistance thermique de l’air au rayonnement (Rray = 12,9 K/W ) et celle à la convection (R conv air = 19,3 K/W) sont du même ordre de grandeur. Par contre, la résistance thermique de l’air à la conduction (Rcond = 228,6 K/W) est beaucoup plus grande. La chaleur est transportée de façon prépondérante par convection et par rayonnement dans l’air. (Matériau "Terre")
De la sorte, pour être un isolement performant l’air doit être soumis le moins possible au rayonnement et au mouvement. C’est pour cela que les isolants sont constitués de nombreuses « poches » d’air. "Quelque soit le matériau (ou presque), l'isolant n'est pas le matériel qui le compose mais l'air qu'il renferme.
Dans ces conditions, il n'y a rien d'étonnant à ce que tous les matériaux certifiés aient tous des lambda très proches. Les fabricants sérieux cherchent tous à donner aux poches d'air qu'ils renferment le meilleur rendement possible. L'écart entre les lambdas du "meilleur" et du "moins bon", n'excède pas 15 %, de 0,036 à 0,042. Le but étant de renfermer le plus possible de toutes petites poches d'air, les isolants sont généralement très légers." (Habitat sain)
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