Module de Formation PE " La matérialité de l'air"

Documentation scientifique
La convection

S'il existe une variation de Température, la chaleur diffuse du point le plus chaud vers le plus froid. Dans le cas d’un gaz, cela se traduit par un transport de matière (convection).

Application aux cellules de convections :

Toutes ces propriétés (convection, variation de densité en fonction de la température, ...), permettent de comprendre l'origine des vents et courants d'air : lorsqu'une masse d'air s'échauffe (au contact d'une surface plus chaude que les alentours), celle-ci a tendance à s'élever (voir le principe de la Poussée D'Archimède), et l'air froid avoisinant va venir le remplacer par en-dessous, car le mouvement se propage de proche en proche puisque le gaz est visqueux. Lorsque l'air chaud s'est assez élevé, et qu'il entre en contact avec des zones plus froides, il redevient plus lourd et alors il tombe. La boucle est bouclée : ce phénomène est la convection naturelle.

La convection est un phénomène qui se produit aussi dans nos maisons. Par exemple, lorsqu'un bon feu s'active dans l'âtre du foyer, l'air près de celui-ci est réchauffé et devient plus léger que l'air ambiant. Il s'élève donc vers le plafond et est remplacé par de l'air plus froid. Cet air est à nouveau réchauffé par le feu et s'élève. Il se forme alors une boucle de convection que l'on nomme cellule de convection. L'air circule dans la pièce de la façon illustrée sur la figure de droite. Il en est de même pour l'air réchauffé par le système de chauffage de la maison.


Flèche rouge = air chaud
Flèche bleue = air froid

Vidéo : convection thermique dans un liquide

Simulation : convection dans un liquide