La conduction thermique dans les solides est semblable à celle de l'électricité dans les conducteurs électriques. Dans un conducteur, le flux d'électricité est entraîné par une différence potentielle et le flux de chaleur l'est par la différence dans la température. En conduction électrique, la charge électrique est transportée d'un point d'un conducteur à un autre par le mouvement des électrons ; dans la conduction thermique, la chaleur est transportée d'un point du solide à un autre par la vibration des molécules du solide suite à l'augmentation d'énergie.
La conduction thermique est régie par la loi de Fourier qui stipule que : le taux de transfert thermique (Q) entre deux points suffisamment proches dans un milieu est proportionnel à la différence de température entre les deux points (T1-T2) divisée par leur séparation (Δx) et la zone normale à la direction du flux de chaleur (A). La constante de proportionnalité est appelée le coefficient de conductivité thermique du matériau (k). D'un point de vue mathématique, cette assertion peut s'écrire ainsi :
Q = k A ( T1 - T2 )/Δx
où Q représente le taux de transfert d'énergie en Watt.
Le flux de courant électrique est gouverné par la loi Ohm, selon laquelle le courant électrique (I) s'écoulant entre deux points dans un conducteur est égal à la différence de potentiel entre les deux points (V1-V2) divisée par la résistance électrique entre eux (R). La loi Ohm peut s'écrire ainsi :
I = ( V1 - V2 )/R
Les équations ci-dessus suggèrent que l'analogie suivante est applicable :
| Conduction thermique
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Conduction électrique
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|---|
| Débit thermique : Q
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Courant électrique : I
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| Différence de température : ΔT = T1 - T2
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Différence de potentiel : ΔV = V1 - V2
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| Résistance thermique : Rthermique = Δx/(kA)
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Résistance électrique = R
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La figure suivante illustre l'analogie entre les deux phénomènes.
