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Concept
Inertie thermique
Résumé
L'inertie thermique d'un matériau est sa résistance au changement de température lorsque intervient une perturbation de son équilibre thermique.
Lorsqu'un matériau se trouve à l'équilibre thermique, sa température est fixe et les échanges de chaleur (par conduction, convection, rayonnement) qu'il entretient avec son environnement sont équilibrés (autant de chaleur reçue que de chaleur cédée). Lorsqu'une perturbation thermique l'amène vers une nouvelle température d'équilibre, l'inertie thermique est mise en évidence par le temps nécessaire pour atteindre ce nouveau point d'équilibre : si le matériau a une faible diffusivité thermique, il atteindra le nouvel équilibre au bout d'un temps long, si à l'inverse elle est élevée, il l'atteindra au bout d'un temps bref.
Le temps mis pour atteindre le nouvel équilibre est nommé temps caractéristique. Il dépend de la diffusivité thermique du matériau, mais aussi de l'écart entre les deux températures d'équilibre.
La notion d'inertie thermique est utilisée en particulier dans le secteur du bâtiment, dans le cadre de la conception des parois opaques extérieures. Les températures intérieures et surtout extérieures de ces parois varient fréquemment. En particulier, ces parois subissent l'influence thermique du rayonnement solaire. Les matériaux qui les composent doivent idéalement participer à la stabilité de la température intérieure, pour assurer un rôle de protection face aux aléas thermiques.
Dans le secteur industriel, maîtriser l'inertie thermique des éléments ou matériaux permet souvent d'optimiser les processus de fabrication.
On quantifie l'inertie thermique essentiellement par :
la diffusivité thermique (ou ) du matériau, qui représente sa tendance à favoriser la diffusion de la chaleur (de ce fait, dans le milieu du bâtiment, une faible diffusivité est souvent considérée comme étant une « bonne » valeur) ;
l'épaisseur du matériau considéré ; le temps caractéristique (auquel est lié le déphasage thermique) dépend alors de ces deux premiers paramètres, puisqu'il est de l'ordre de ;
l'effusivité thermique du matériau considéré, c'est-à-dire sa capacité à échanger de l'énergie thermique avec son environnement.
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