isolation thermique

[coconet]

on peut augmenter la résistance d'un espace d'air épais en le subdivisant en lames minces. comment cela s'explique-t-il on niveau molécules et photons? cela serait-il vrai avec un gaz parfait?
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[Coincoin]

Salut,
Ca permet tout simplement d'éviter le transfert thermique par conduction. Pour passer d'une lame à l'autre, la chaleur doit diffuser, ce qui est très lent par rapport à la convection.

[sitalgo]

"Ca permet tout simplement d'éviter le transfert thermique par CONVECTION", comme l'indique le reste du message.

Plus la lame d'air est mince, plus la convection est difficile d'une face à l'autre. Dans les vitrages, elle est considérée comme nulle en dessous de 2cm (si je me rappelle bien, à vérifier).

[Coincoin]

"Ca permet tout simplement d'éviter le transfert thermique par CONVECTION"

Oui, désolé pour le lapsus...

[A voir en vidéo sur Futura]

[coconet]

je pense que ce n'est pas la bonne réponse,car c'est aussi le cas avec un système d'isolation horizontal avec flux de chaleur vers le bas; système ou il n'y a pas de convection

[sitalgo]

Il s'agit là d'un autre phénomène qui est aussi valable pour les parois verticales. Cette fois il s'agit de diminuer le transfert par rayonnement en multipliant les parois, ce qui crée à l'occasion des lames d'air que, selon le cas, on a intérêt ou non à ventiler.

Prenons un cas simple traité grossièrement : toiture double tôle, les tôles sont espacées de qques cm. Le soleil chauffe la tôle du dessus. Celle-ci réémet la chaleur 50% en haut, 50% en bas. La tôle du dessous reçoit 50% de l'énergie initiale et réémet 50/50 de chaque côté, soit 25%. La moitié par rapport à une tôle unique.
Dans ce cas on a intérêt à ventiler entre les tôles, dans le cas d'une sous face de plancher donnant sur un local froid, on a intérêt à enfermer la lame d'air.

Une autre question ?

[coconet]

voila ce que je lis sous la fig.2 de"digest de la construction au canada" cbf 149f. résistance thermique de l'isolant de batiments. "l'ontpeut augmenter la résistance d'un espace d'air épais en le subdivisant en lames minces. la résistance de tout l'espace s'obtient alors en totalisant la résistance de chacune des lames et la résistance des séparateurs............(te donne raison pour la réflection)................... .;il est cepedant important de se rappeler que l'aluminium en feuille,par lui-mème,ne contribue a aucune résistance thermique;il augmente cependant la résistance de la lame d'air a laquelle il fait face====c'est cette derniere phrase qui me pose problème.que se passe-t-il point de vue moléculaire??

[sitalgo]

Caramba ! dé plou en plou difficile ! J'aime ça.

Du point de vue moléculaire il n'y a que deux phénomènes, le rayonnement et la conduction. Dans un cas la molecule émet des photons, dans l'autre elle transmet son agitation moléculaire à la molécule voisine (énergie cinétique). La convexion c'est quand un fluide échange de la chaleur par conduction localisée avec une surface. Je ne sais pas dans quelle mesure l'air est chauffé directement par rayonnement (hors impuretés).

Il y a une certaine tromperie sur la feuille d'alu. J'ai vu des panneaux de contreplaqué "isolants" parce qu'il y avait une feuille d'alu (pas loin d'1mm d'épaisseur) au milieu.
Bien entendu les matériaux réfléchissants ne fonctionnent que s'ils peuvent réfléchir, ce panneau est moins isolant qu'un ctp normal puisqu'il contient une épaisseur à forte conductibilité thermique à la place de bois.

Pour en revenir a ton problème, on va dire que les lames d'air assurent une isolation contre la convexion mais pas contre le rayonnement, notamment IR. Les séparations vont assurer ce rôle, si elles sont transparentes il faut s'assurer qu'elle sont étanches au IR (comme le verre solaire), à vérifier car chaque plastique à ses caractéristiques. Si elles sont opaques il vaut mieux qu'elles soient réfléchissantes, en fait du blanc suffit, il n'y a pas besoin d'un miroir, les deux renvoient 100% (j'exagère). Eviter le noir qui est la couleur des échanges de chaleur (ce n'est qu'assez récemment qu'on sait faire des surfaces noires à forte absorption et faible émissivité mais le noir ordinaire émet autant qu'il absorbe), la feuille int va chauffer la feuille proche par rayonnement et ainsi de suite.
Tout cela permet d'optimiser optisognons.

"il augmente cependant la résistance de la lame d'air a laquelle il fait face"
Je suppose qu'ils ont plus d'imagination que moi.

D'autre part en calcul du coef K en bâtiment, il intervient 1/hi et 1/he, résistances thermique de surface int et ext, par la simple présence d'une paroi, jamais trop su comment interprêter ça.

[coconet]

quelq'un pourrait-il calculer la conductivité a 20degrés c et a 1 atmosphère d'un gaz parfait sans volume moléculaire en w par degré k et parmètre carré?

[Chup]

quelq'un pourrait-il calculer la conductivité a 20degrés c et a 1 atmosphère d'un gaz parfait sans volume moléculaire en w par degré k et parmètre carré?

Ca va dépendre de sa masse molaire et aussi (mais moins) de sa "poly-atomicité"

[coconet]

oui merci. il a un poids moléculaire moyen égal a celui de l'air que nous respirons

[coconet]

voici le lien vers la figure 2 dont je voudrais discuter avec voushttp://irc.nrc-cnrc.gc.ca/pubs/cbd/cbd149_f.html. je pense que dès le départ on peut dire que l'axe des ordonnées représente la "courbe " d'évolution de la résistance thermique a la conduction de la chaleur(pas la radiation)d'un espace ou règne le vide absolu.l'isolation est totale dès le premier nanomètre.

par contre en abscisse ,on a la "courbe" de la résistance d'un gaz parfait;c'est a dire q'un gaz parfait conduit parfaitement la chaleur. la courbe supérieure(air(flux de chaleur descendant)conduction seulement)ne me semble pas ètre la"courbe de la condition idéale de transmission de chaleur à travers l'air par conduction seulement". pour moi c'est l'axe des abscisses qui répond à cette définition;la courbe supérieure étant celle qui représente la conduction au travers d'un espace contenant une multitude de parois perpendiculaires à l'axe du flux de chaleur. quels sont vos commentaires? merci

[coconet]

fig 2
voici la fig 2 dont l'interprétation me tient a coeur

[sitalgo]

Une lame de vide (résistance infinie en conduction qelle que soit l'épaisseur) aurait comme courbe une droite horizontale située à l'infini.
Une droite verticale où qu'elle soit n'a pas de réalité physique (pour une épaisseur donnée, toutes les valeur sont bonnes).

L'abcisse représente une résistance nulle quelle que soit l'épaisseur, comme une lame de vide au rayonnement.
La courbe par conduction de n'importe quel matériau est une droite avec 0<pente<infini.

Le document est intéressant mais les graphiques sont illisibles.

[coconet]

bonjour , merci de votre cooperation. je crois avoir trouve la clef de l'interpretation de ce diagramme.le seul problème c'est qu'elle remet en cause les fondements de la physique. en deux mots: il y a sur ce diagramme deux types d'air ; le premier est un gaz parfait, portion horizontale des courbes (pente correspondant a la conductivité et résistance d'un tel gaz:environ 0.1.. w/m .degre c) le second gaz étant l'air "lié "a une paroi ,portion très oblique de la courbe(pente correspondant a 0.01..w/m.degré c) j'ajouterai que ce phénomène de couche s'installe progressivement avec l'épaississement de la lame d'air et est complétement installé a environ 2 cm d'épaisseur. le dome observé sur les courbes correspond a une recompression transversale de ces couches (2 ou 4)par le gaz
redevenu parfait au centre de la lame)
voir photos de 'kirlian'.cette couche peut diffracter la lumière:fente de diffraction et diverses irisations.peut servir de "filtre" moléculaire:explication des différents cycles thermodynamiques des machines a gaz.température de mariotte. un gaz supercritique est un gaz entiérement sous forme "liée". explique la surfusion en abscence de paroi. etc...
problème: quid des forces de van der waals(que l'on explique par la mécanique quantique?)?

[coconet]

pour bien comprendre ce diagramme, il faudrait aussi connaitre l'état des surfaces des sources chaude et froide. en effet une surface lisse ,si elle est souvent plus refléchissante,devrait toujours produire une meilleure couche limite(plus homogéne et épaisse)

[sitalgo]

Ce diagramme me laisse perplexe. Les courbes de flux vertical montrant la même résistance quelle que soit l'épaisseur de la lame, hormis la bosse de départ, c'est sensiblement à l'opposé de ce que j'ai appris. Il semble qu'ils arrivent à ce que la convexion ne s'amorce jamais, soit il ont quadrillé la lame façon nid d'abeille pour l'annuler, soit il sont très forts. Vu qu'ils ne donnent aucun renseignement sur ces essais, il y a peut-être un facteur qu'on ignore.

[coconet]

la résistance due a la reflectance de la paroi froide ou d'une paroi intermédiaire n'est-elle pas un phénomène immédiat et indépendant de la distance
entre les parois chaude et froide? cela ne devrait-il pas se traduire sur la figure 2 par une ordonnée non nulle pour une abscisse nulle ou proche de zero?

[sitalgo]

"la résistance due a la reflectance de la paroi froide ou d'une paroi intermédiaire n'est-elle pas un phénomène immédiat et indépendant de la distance
entre les parois chaude et froide?"
Je dirais oui.

"cela ne devrait-il pas se traduire sur la figure 2 par une ordonnée non nulle pour une abscisse nulle ou proche de zero?"

Oui, par un point sur l'axe des ordonnées qui représente un "équivalent résistance" dans une configuration précise.
Si on prend l'exemple d'un satellite dans l'espace, la feuille ne fonctionne pas à la résistance de conduction mais au pourcentage de transmission.
Pour estimer un équivalent résistance que faut-il considérer ? certainement pas la temp extérieure (le flux serait sortant). Au mieux il faudrait considérer la température qu'aurait la surface (blanche tant qu'à faire) du satellite exposée au soleil. Dans un cas la puissance transmise est fonction directe de la puissance incidente, dans l'autre elle est fonction de la température d'une face qui dépend de plusieurs modes de transmission de la puissance (rayon + cond + conv dans les cas courants ce qui les rend incomparables hors configuration donnée).

Qu'est-ce donc que cette unité de résistance sur le graphique ? J'ai essayé de convertir en SI mais je trouve des valeurs fantaisistes.

La conductibilité de l'air est de 0,025 w/m°k.

[coconet]

en me renseignant sur les phénomènes de transfert dans les gaz(parfaits et réels), je vois que l'on parle de la vitesse du son , de pression et de température.
la vitesse du son est décrite comme étant fonction de la racine carrée de la température.j'essaie donc de faire un bilan des transferts de chaleur , de la source froide vers la source chaude et de la source chaude vers la source froide.la pression étant homogène dans le système a régime stationnaire , on peut dire que la somme des moments des chocs moléculaires élastiques aux deux parois sont équivalentes, et égales a la somme des moments arrivants ( chauds ou froids) et des moments partants (froids ou chauds)et égale a p=101300 pascals.en effet je pense que le gaz est composé de deux populations (théoriques ??) de molécules; celles a vitesse froide(qui transmettent des photons a la température moyenne de la source froide et donc a la vitesse moyenne des molécules d'un gaz a la température de la source froide);et celles a vitesse chaude (.....chaude.......chaude).la conductibilité thermique serait donc due a cette différence de vitesse ; le bilan devrait nous renseigner sur son intensité;la convection ne devrait pas avoir d'effet significatif au vu de la vitesse du son dans les gaz(environ 344 m/sec a 300°k pour l'air >>> que le plus puissant des vents).
pour une différence de 1°(aux environs de 300°k) je calcule une différence de longueur de parcours ,entre "l'impulsion chaude" et "l'implulsion froide" , de 0.6m/sec . (egal différence vitesse son a 300°k et a 299°k)pour l'air) en effet cela dépend de la masse moléculaire des atomes du gaz.il ne reste qu'a calcuer,enw/m°k ou joules/sec.m.°k,cette différence de flux de chaleur...???

[sitalgo]

Pas bien saisi dans le détail.
La conduction est effectivement une transmission de d'énergie cinétique des molécules de proche en proche. La célérité du son est effectivement liée à des paramètres moléculaires. Mais ce sont deux conséquences séparées des phénomènes de base et, à mon humble avis, je vois mal la célérité intervenir dans la conduction. Par contre la vitesse de la molécule oui (encore que je pense qu'il faut considérer un niveau plus macroscopique).
Je dis ça... me trompe peut-être.

[coconet]

si je calcule la différence d'énergie de radiation d'un corps noir pour un différence de 1 °k aux environs de 300°k je trouve 6.15w;ceci correspond a la conductibilité d'un gaz parfait.en conséquence je crois pouvoir affirmer q'une paroi a une température donnée ne peut céder(par radiation ou par conduction)q'un nombre déterminé de photons(pas plus):la réflectance d'une paroi,a l'émission comme a la réflexion ,pouvant ètre définie comme le poucentage de photons non émis ou renvoyés telsquels par la paroi. en ce qui nous concerne,pour l'interprétation de la figure 2 ,l'abscence de signature de résistance aux infrarouges(ou de conductibilité par infrarouges) s'explique par le fait que tous les photons disponibles étant mobilisés pour la conductibilité moléculaire , il n'en reste plus pour que la conductibilité par radiation puisse s'exprimer.

[coconet]

a moins qu'il ne faille en déduire que un gaz parfait n'a aucune réflectance vis avis des photons émis par les paroi.

[sitalgo]

"je trouve 6.15w;ceci correspond a la conductibilité d'un gaz parfait"

Je ne vois pas comment tu peux dire ça, ces watts ne représentent pas une conductibilité mais une conduction, en l'occurence d'une épaisseur précise de gaz. La conductibilité qui s'exprime en w/m.K est en fait la puissance qui passe par 1m² de surface pour 1m d'épaisseur du matériaux. La valeur de base n'a pas d'autre signification en-elle même que d'étre un coefficient de conduction par unités.
6,1w correspond à 0,004m d'air par conduction seule.

"a moins qu'il ne faille en déduire que un gaz parfait n'a aucune réflectance vis avis des photons émis par les paroi."

C'est mon avis, en tout cas elle est tellement négligeable qu'on n'a même pas le droit d'y penser.

[coconet]

ne vous semble -t-il pas logique de penser que les transferts de chaleur dans les gaz se font a la mème vitesse que la moyenne des vitesse des molécules ou peutètre a la vitesse du son qui est un peu inférieure;que le role de la convection serait d'annhiler l'effet des parois sur les caractéristique des gaz et de leur rendre celles des gaz parfaits?c'est la seule hypothèse qui me permette d'expliquer la persistance de croissance de résistivité sur la deuxième courbe a partir du haut(air flux vers le bas réflecteur).
quelqu'un pourrait-il calculer la conductivité théorique d'un gaz parfait(sans volume moléculaire)a 300°k et 101300 pascals?

[coconet]

si la paroi froide reçoit des impulsions chaudes et si la paroi chaude reçoit des impulsions froides, cela a-t-il une influence sur les transferts de chaleur par radiation: cela pourrait-il expliquer l'abscence de seuil en ordonnée sur la fig:2.