Comprendre la physique de la vitesse de l'air
Outre les échanges d'énergie, une quantité de mouvement est également transférée à l'air. Les collisions avec les murs environnants entraînent un impact de l'air sur ces murs. C'est ce qu'on appelle la pression de l'air. Lorsque la température de l'air augmente, la vitesse des molécules du gaz augmente en conséquence, ce qui entraîne davantage de collisions avec les parois. Chaque collision étant plus puissante, la pression sur les parois augmente.
Cela démontre le lien entre la pression et la température. L'équation générale des gaz exprime la relation entre la pression, le volume, le nombre de molécules et la température, comme ceci :
P V = n R T
Si l'on veut maintenir une température constante sous une pression décroissante, il faut soit que certaines molécules d'air disparaissent, soit que le volume occupé par les molécules augmente. Si la pression à une extrémité d'un conduit de ventilation est plus élevée qu'à l'autre extrémité, un plus grand nombre de molécules se déplaceront dans la direction de la haute pression vers une zone de plus faible pression que dans la direction opposée. Si nous prenons la valeur moyenne du mouvement de toutes les molécules et la mettons en relation avec leur masse, nous pouvons déterminer la vitesse de l'air. Cela nous indique que la vitesse de l'air peut être déterminée par des différences de pression ou de température. Les molécules se déplacent d'espaces à haute pression et haute température vers des espaces à plus basse température et basse pression. Plus la différence de pression ou de température est grande, plus la vitesse de l'air est élevée.
Lorsque la vitesse de l'air est faible, l'écoulement est laminaire et l'air se déplace de manière relativement ordonnée, les perturbations s'aplanissant et l'ordre étant rétabli. Lorsque la vitesse de l'air augmente et que l'écoulement devient turbulent, nous obtenons quelque chose qui ressemble au chaos. Dans un écoulement turbulent, la vitesse de l'air change d'un point à l'autre, mais aussi au fil du temps en un seul et même point, plus ou moins au hasard. Lorsque les gens parlent de la vitesse de l'air dans un écoulement turbulent, ils font référence à la vitesse moyenne dans le temps. Tout écart par rapport à la valeur moyenne est généralement appelé "intensité de la turbulence", et plus l'écoulement est turbulent, plus l'écart par rapport à la valeur moyenne est important. La vitesse de l'air, la valeur moyenne et l'intensité de la turbulence dans l'air ambiant ont un impact sur notre perception du confort thermique intérieur.