La conduction et la résistance thermique

Quantifions le transfert le plus simple : la conduction à travers une paroi. Le flux thermique Φ (l'énergie qui traverse par seconde, en watts) dépend de la surface A, de l'écart de température ΔT entre les deux faces, de l'épaisseur e, et d'une propriété du matériau, la conductivité thermique λ. C'est la loi de Fourier :

   Φ = λ · A · ΔT / e        (Φ en watts)

Lecture : le flux augmente avec la surface et l'écart de température, et diminue avec l'épaisseur. Un mur plus épais laisse passer moins de chaleur — d'où l'intérêt d'isoler. La conductivité λ trie les matériaux :

   materiau        λ (W/m·K)     role
   -------------   -----------   -------------------
   metal (cuivre)  ~ 400         excellent conducteur
   verre           ~ 1           moyen
   bois            ~ 0,15        isolant
   laine de verre  ~ 0,04        tres bon isolant
   air immobile    ~ 0,025       parmi les meilleurs

Par analogie avec l'électricité (où Φ joue le rôle du courant et ΔT celui de la tension), on définit une résistance thermique :

   R = e / (λ · A)      et alors   Φ = ΔT / R      (comme la loi d'Ohm !)

Plus R est grande, mieux la paroi isole. Et comme des résistances en série, les résistances thermiques s'additionnent : c'est pourquoi on superpose les couches (mur + isolant + placo). Le secret des bons isolants ? Ils emprisonnent de l'air immobile (laine de verre, double vitrage, plumes, laine) : l'air ne conduit presque pas, à condition de l'empêcher de bouger — sinon la convection reprend le dessus.