Du soleil pour chauffer... et refroidir
En jouant sur les différences de densité entre les régions chaudes et froides, on peut créer une circulation au sein d'un fluide et un transfert de chaleur. Des chauffe-eaux et des climatiseurs solaires fonctionnent sur ce principe.
Comment disposer d'eau chaude dans son habitation tout en se passant d'électricité ? Chauffer l'eau avec des capteurs solaires n'est pas tout ; encore faut-il assurer la circulation de l'eau dans ces capteurs pour les alimenter en eau froide et acheminer l'eau chaude dans le réservoir qui la stockera jusqu'à son utilisation.
La solution ? Réaliser un thermosiphon, c'est-à-dire provoquer une circulation grâce à la différence de masse volumique entre l'eau chaude et l'eau froide, différence responsable de mouvements dits de convection. En adaptant ce principe à la circulation de l'air, il est aussi possible d'utiliser la chaleur du soleil pour, paradoxalement, rafraîchir une maison en plein été.
La convection thermique en guise de moteur
Comment fonctionnent ces dispositifs, qui n'ont pas besoin de pompes ? Commençons par le phénomène de convection. Lorsqu'on place une casserole d'eau sur un feu ou une plaque chauffante, on peut voir que l'eau se met en mouvement bien avant que l'ébullition ne débute (voir la figure 1). Cette convection a pour origine les écarts de température au sein du liquide, qui créent des différences de masse volumique.
La masse d'un litre d'eau est de un kilogramme à 4 °C sous pression atmosphérique. Mais ce n'est plus le cas à d'autres températures. Plus la température est élevée, plus les molécules d'eau s'agitent et brisent les liaisons intermoléculaires qui confèrent au liquide sa cohésion, de sorte que l'eau se dilate : la masse d'eau contenue dans un litre...
Jean-Michel Courty et Edouard Kierlik
Source: .pourlascience.fr
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