Transmission des calories: du chaud vers le froid ou...l'inverse?

[ririmason]

Bonjour,

Le principe bien établi veut que les calories vont toujours du chaud vers le froid. Ainsi le froid ne "rentre" pas dans la maison mais c'est la chaleur qui s'en va. Pour bon nombre d'entre nous ca ne parait pas couler de source car complètement à l'inverse de ce que l'on ressent. Les confusions sont fréquentes sur le forum.

Mais, à coté de cette loi il y a le théorème de Bernoulli qui dit qu'un fluide est fonction des 3 éléments ( chaleur, pression et vélocité ) et que la somme de ces 3 éléments est toujours égale. Dans notre cas, si l'on fait fi de la vélocité, le fait de chauffer une pièce entraîne donc une baisse de pression qui, comme au niveau des hautes et basses pressions météo, va entraîner un flux d'air de la haute pression ( dans notre cas le froid ou l'extérieur ) vers la basse pression ( l'intérieur ou le chaud ). Il n'y a qu'à faire l'expérience en prenant une douche bien chaude, on s'apercevra vite du courant d'air passant sous la porte et venant de l'extérieur de la sdb ( on aura bien entendu couper la VMC ou l'extracteur ).

Comment réconcilier vous ces 2 principes à priori contradictoires?

Merci à ceux qui sauront m'éclairer.
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[kikou67]

Le biais est de penser que chauffer, c'est faire baisser la pression : c'est l'inverse. PV=nRT. La pression multipliée par le volume pour un gaz est égal au nombre de moles de se gaz multiplié par la constante des gaz parfaits et la température.

Chauffer de l'air le rend moins dense si on lui laisse du volume pour qu'il se dilate ou augmente sa pression à volume constant (la marmite à pression)

[herve78500]

Le théorème de Bernoulli est l'expression de conservation de l'énergie mécanique dans le cas des fluides.
Pour un fluide parfait, l'énergie totale est invariante, c'est la somme des 3 formes de l'énergie: énergie potentielle liée à l'altitude, énergie potentielle liée à la pression et énergie cinétique.
Toute modification d'un des termes a une incidence sur le ou les 2 autres: par exemple dans une conduite fermée horizontale (neutralisation du terme altitude), une diminution de diamètre va provoquer un accroissement de la vitesse et en retour une diminution de la pression.
De même au niveau d'un petit orifice situé à la base d'une cuve ouverte et remplie d'eau, l'énergie potentielle de pression à proximité de l'orifice est transformée en énergie cinétique par augmentation de la vitesse de l'eau en sortie de l'orifice.
Pour un fluide imparfait (présentant une viscosité) il faut ajouter un autre terme qui est l'énergie calorifique stockée dans le fluide. Les autres termes (cinétique, altitude, pression) peuvent se transformer en chaleur mais non l'inverse.

Le réchauffement d'un volume de gaz dans une pièce, comme te l'a dit kikou67, est plutôt régi par les lois de la thermodynamique, notamment P x V = n x R x T ou P x V^γ = cste
La première loi est une loi de conservation de la matière, elle indique que si l'on chauffe le gaz d'une cavité fermée, par exemple piston dans un cylindre, le volume étant constant, la pression va augmenter. C'est ce qui se passe juste après l'explosion dans un moteur essence.
La seconde loi s'apparent plus à une loi de conservation de l'énergie, elle indique que le gaz contenu dans une cavité fermée et isolante va s'échauffer si on le comprime ou se refroidir si on le détend. C'est ce qui se passe dans le moteur à essence, température et pression diminuent lorsque le piston se retire, car à cette échelle de temps les échanges thermiques à travers l'enveloppe sont limités.
Hervé

[ririmason]

Merci pour cette explication claire du théorème de Bernoulli mais dans le cas qui nous occupe...ca donne quoi?

[A voir en vidéo sur Futura]

[ririmason]

Le biais est de penser que chauffer, c'est faire baisser la pression : c'est l'inverse. PV=nRT. La pression multipliée par le volume pour un gaz est égal au nombre de moles de se gaz multiplié par la constante des gaz parfaits et la température.

Chauffer de l'air le rend moins dense si on lui laisse du volume pour qu'il se dilate ou augmente sa pression à volume constant (la marmite à pression)

Je veux bien mais alors comment expliques tu l'appel d'air créé par une pièce chauffée? ( ex sdb après une douche?)?

[AD 44]

Bonsoir,

la VMC?

[ririmason]

Nan...voir plus haut...( avec la VMC ou l'extraction d'air coupé)!

[Did67]

Attention, il y a là confusions entre plusieurs phénomènes. Ou simplification excessive...

La chaleur se déplace par conduction, par ex dans un solide : de proche en proche, la chaleur passe de particules en particules. Et va du point le plus chaud vers le point le plus froid. Jusqu'à équilibre. Dans un liquide, cela se produit aussi, mais est perturbé par la convection... Dans un gaz, les molécules ne sont pas en contcat et la conduction est très faible (c'est pour cela que l'air, s'il est immobilisé, est un excellent isolant).

Mais la chaleur, dans un liquide ou gaz, se déplace aussi par convection = par les mouvements de ce fluide. Et là, se rajoute le fait que le fluide se dilate quand il est chaud. Dans un "récipient", il se crée une sorte de stratification, avec le fluide le plus chaud, qui se dilate et qui monte... et "emmène" la chaleur. Dans une pièce, l'air est plus chaud... en haut, près du plafond.

C'est ce qui explique le "tirage" d'une cheminée : l'air chaud, issu de la combustion, est moins dense et "monte" dans la cheminée ; il entraine une partie des calories...

Les isolants sont des corps poreux qui immobilisent l'air pour éviter cette convection.

Enfin, la chaleur se déplace sans support matériel, à travers l'espace, mais aussi à travers les corps transparents (air par ex), par rayonnement. Et là, c'est encore un peu plus compliqué car c'est la température de couleur de la surface qui joue...

Un corps réfléchissant est donc un isolant (isolants minces, couverture de survie qui évite que le corps humain se refroidisse en "rayonnant" sa chaleur dans l'espace autour de lui).

Je ne m'explique pas l'appel d'air, qui est difficile à cerner : quand on se déplace dans une pièce, on crée des turbulences. Une SdB, sans VMC, et sans autre issue, ne va pas "appeler" beaucoup d'air, contrairement à ce que tu penses observer, car avec quelques litres qui entreraient, la pression s'élèverait et le courant s'inverserait. En toute rigueur, si la douche, donc l'eau chaude, réchauffe l'air de la SdB, celui-ci se dilate, et l'air va... sortir de la SdB vers la pièce adjacente, plus froide.... Mais avec les mouvements que crée la douche, on a surtout affaire à des turbulences. La douche est un puissant "ventilateur" : les gouttelettes entrainent l'air avec elles, et créent donc, dans la douche, un mouvement de l'air du haut vers le bas... Et évidemment, ailleurs, dans la pièce, l'air va du bas vers le haut pour équilibrer... En première approximation, la douche est donc un ventilateur plafonnier... C'est en pus modeste, le principe de la trompe à eau : https://fr.wikipedia.org/wiki/Trompe_%C3%A0_eau

[Mercury63]

C'est en pus modeste, le principe de la trompe à eau : https://fr.wikipedia.org/wiki/Trompe_%C3%A0_eau

Et pour en utiliser souvent une trompe à eau avec un robinet d'évier ouvert à moitié , ça créé une sacré dépression

[kikou67]

Je veux bien mais alors comment expliques tu l'appel d'air créé par une pièce chauffée? ( ex sdb après une douche?)?

Je n'ai pas constaté ce phénomène (ni l'inverse l'air qui sort de la pièce réchauffée). Cependant, toi bien et j'ai confiance dans ton sens de l'observation. Voici ce que j'invoquerais pour expliquer le phénomène sans remettre en cause la théorie jusqu'ici vérifiée : PV=nRT. (Je ne suis pas prêt à croire qu'un bidon en plastique relativement souple sorti du surgélateur, puis bouchonné, puis mis en plein soleil ne gonfle pas. )

Comme l'écrit Did, l'air chaud monte + effet cheminée :
-bien que tu aies coupé la VMC, la salle de bain présenterait des défauts d'étanchéité en partie haute (ne fusse que par la VMC) et nous savons qu'il y en a en partie basse (sous la porte).
-le tirage est augmenté puisque l'air est plus chaud, cela compense et bat l'augmentation du volume de l'air.

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C'est la raison pour laquelle, il faut rendre une maison étanche (enfin, contrôler son renouvellement d'air : 0.3-1X/h) : s'il n'y avait pas d'effet "cheminée", il pourrait y avoir des petits trous un peu partout, en l'absence de vent, ce serait quoi le moteur pour assurer des renouvellements d'air excessif (4-7X/h)? Le défaut d'étanchéité de la fenêtre au rez de chaussée est la base de la cheminée, celui de la fenêtre du dernier étage en est la sortie (bon, dans une maison non étanche, il y a un paquet de cheminée)

[kikou67]

Et pour en utiliser souvent une trompe à eau avec un robinet d'évier ouvert à moitié , ça créé une sacré dépression

HS Ouch, cela se fait encore? Une pompe à vide n'est-elle pas plus économique? C'est un paquet d'eau sous pression (faut l'avoir créée la pression) une trompe à eau fin HS

[Mercury63]

HS Ouch, cela se fait encore? Une pompe à vide n'est-elle pas plus économique? C'est un paquet d'eau sous pression (faut l'avoir créée la pression) une trompe à eau fin HS

HS on : Ben pas de sous dans le labo , on fait avec le matos qu'on a... HS off

[kikou67]

HS Excuse moi Riri, je n'arrive pas à me retenir. Oui, j'ai connu ce genre de paradoxe à l'unif : bien que vite amorti, pas d'argent pour investir. A fortiori si le labo ne paye pas l'eau (c'est la structure qui héberge le labo qui la paye. Pff et c'est de l'eau alimentaire! Plusieurs centaines de l à l'heure) fin HS

[herve78500]

Comme te l'a dit Did, la circulation d'air que tu as remarqué après une douche bien chaude est vraisemblablement due à un phénomène de tirage de cheminée.
Le flux de jets sortant du pommeau de douche entraîne l'air environnant comme un ventilateur, mais également elle le réchauffe comme un sèche cheveux. Cet air chaud plus léger monte au plafond et s'il trouve un exutoire à ce niveau il sort à l'extérieur, créant une dépression ou appel d'air dans la pièce. Si n'existe aucune aération basse, c'est le bas de la porte qui introduit un air plus froid venant des autres pièces de la maison.
Herve.

[Mercury63]

HS Excuse moi Riri, je n'arrive pas à me retenir. Oui, j'ai connu ce genre de paradoxe à l'unif : bien que vite amorti, pas d'argent pour investir. A fortiori si le labo ne paye pas l'eau (c'est la structure qui héberge le labo qui la paye. Pff et c'est de l'eau alimentaire! Plusieurs centaines de l à l'heure) fin HS

Exactement on paye pas l'eau donc.... je suis à 100% d'accord avec toi...