Dans la vidéo précédente j’ai développé la notion d’énergie qui nous intéresse particulièrement puisque la chaleur est une forme d’énergie et que le problème du Réchauffement Climatique repose évidemment sur la connaissance de la manière dont la chaleur se transfert d’un corps à un autre, par exemple du Soleil à la Planète ou de l’atmosphère au sol terrestre et inversement.
Les textes classiques expliquent que la chaleur se communique d’un corps à un autre exclusivement de trois façons, la conduction, la convection et le rayonnement. La conduction est un phénomène mécanique, les composants des molécules d’un corps qui vibrent le plus fort transmettent ces vibrations à celles d’un corps dont les molécules vibrent moins fort lorsqu’elles s’entrechoquent.
En ce qui concerne les gaz il y a une grosse différence, car la température d’un gaz correspond au carré de la vitesse moyenne de ses molécules, et non à leurs vibrations internes. Les gaz jouent à la pétanque ce que les solides et les liquides ne peuvent faire puisque leurs molécules sont étroitement liées les unes aux autres et occupent des positions fixes. Dans les gaz elles sont si éloignées, à leur échelle, qu’elles n’agissent les unes sur les autres que lorsqu’elles entrent en collision. Dans le cas de mélanges de gaz différents comme dans l’atmosphère les molécules ont des masses différentes et lors des chocs il y a transfert d’énergie cinétique et donc modification des vitesses des molécules qui entrent en collision. Vous pouvez visionner cela comme des boules de billard, mais des boules de billards qui se déplaceraient très vite et seraient très éloignées les unes des autres. Quand une grosse boule qui va vite entre en collision avec une boule plus petite chacune réagit sur l’autre et les deux repartent avec des vitesses différentes, ce qui correspondrait si ces boules étaient des molécules à des températures différentes.
Pour vous en donner une idée de la distance qui sépare les molécules de gaz, si elles étaient grossies à l’échelle humaine, elles seraient éloignées en moyenne les unes des autres d’une cinquantaine de mètres environ dans l’air que nous respirons. Mais leur nombre est énorme de l’ordre de 2 à la puissance 25 dans un mètre cube d’air, c’est-à-dire de 2 que multiplie 2 que multiplie 2 et ainsi de suite 25 fois, et leur nombre de collisions est aussi démesuré. Quant à leur vitesse elle est de l’ordre de plusieurs centaines de km à l’heure. Tout cela pour l’air que nous respirons à la température et la pression ambiante sans que nous en soyons conscients !
La conduction est le mode le plus répandu de transfert de chaleur, mais elle exige qu’il y ait suffisamment de particules ou de molécules pour qu’elles puissent entrer en collision. Il ne peut donc pas y avoir de conduction entre l’atmosphère et l’espace intersidéral qui est pratiquement vide. C’est un point essentiel ! L’atmosphère ne peut pas se refroidir par conduction au contact de l’espace. Ne l’oubliez jamais !
Le second mode de transfert de chaleur évoqué est la convection, mais considérer que la convection est un transfert de chaleur est à mon avis totalement illogique. La convection n’est qu’un mode de transport de l’énergie, pas un mode de transfert. C’est comme quand vous transportez des bouteilles de gaz butane dans une camionnette. Vous ne faites que les déplacer. Elles n’interfèrent pas avec leur environnement et il n’y a pas de transfert et de transformation d’énergie.
Dans un milieu hétérogène en température les masses liquides et gazeuses plus chaudes s’élèvent et les masses plus froides descendent. C’est ça ce qu’on appelle convection. Il y a plusieurs niveaux d’interprétation du phénomène qui est en général et à tort, mais peu importe, attribué au Principe d’Archimède, la chaleur entrainant en général la dilatation des corps et donc une diminution de leur densité de sorte que les corps chauds sont plus légers et tendent à flotter. La convection bien sûr ne se produit que dans un champ de pesanteur. Je présume qu’elle n’existe pas dans la station spatiale et il ne faut pas compter sur elle pour aller en ballon sur la lune !
Cela étant, si elle est anecdotique en physique, la convection joue un rôle essentiel en météorologie et sans doute par habitude et déformation professionnelle de nombreux météorologues et climatologues veulent absolument qu’elle joue aussi un rôle dans le problème du réchauffement climatique ce qui n’est pas le cas. C’est une erreur de raisonnement car entre autres, comme vous le verrez plus tard le Théorème Fondamental que je vous exposerai en son temps démontre irréfutablement qu’aucun phénomène interne à l’atmosphère ne peut jouer de rôle dans les variations de la température de la Terre à moins d’affecter son albédo, c’est-à-dire le pourcentage du rayonnement solaire qu’elle réfléchit et de ce fait n’absorbe pas, ou l’effet de serre, ce que bien évidemment la convection ne fait pas.
Bien je crois qu’en voilà assez pour aujourd’hui. J’ai pitié de vos neurones qui doivent commencer à surchauffer ! Et pourtant Je ne vous ai parlé que de convection et de conduction alors que je vous ai dit qu’il existe un troisième mode de transfert de chaleur, le transfert radiatif.
Mais c’est un gros morceau. Je le garde pour plus tard car pour le comprendre il faut savoir ce que sont les radiations électromagnétiques, ce qui fait l’objet du prochain module que nous aborderons dans la prochaine vidéo ou nous aborderons justement l’étude des ondes électromagnétiques, c’est-à-dire à proprement parler des radiations !
Bonsoir !
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