Chapitre 4 – Les trois modes de transfert thermique | 1ère Bac Pro ICCER (Grpt 1) | Physique – Thermique | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 28 mai 2026
Question rapide : tu prends une cuillère en métal et une cuillère en bois, tu les plonges dans une casserole d'eau bouillante. Laquelle devient chaude le plus vite ? Pourquoi ?
La cuillère en métal devient brûlante en quelques secondes. La cuillère en bois reste tiède même après plusieurs minutes.
👉 Le métal conduit bien la chaleur. Le bois conduit mal la chaleur — on dit que c'est un isolant. C'est cette propriété qu'on va étudier ici, pour choisir le bon matériau d'isolation d'une maison.
Sofia, technicienne thermicienne chez « ÉnerThermique 33 » à Bordeaux, intervient chez Mme Sarrazin qui veut isoler les murs extérieurs de sa maison ancienne (béton, sans isolation). L'objectif : atteindre la résistance thermique demandée par la réglementation RE2020 (R ≥ 3,7 m²·K/W pour un mur). Sofia doit comparer 4 isolants et conseiller le meilleur.
| Isolant | λ — conductivité (W/(m·K)) | Prix moyen pose comprise | Particularité |
|---|---|---|---|
| Polyuréthane (panneaux) | 0,025 | 40 €/m² pour 10 cm | très performant, pétrochimique |
| Laine de verre | 0,035 | 25 €/m² pour 10 cm | standard, économique |
| Liège expansé | 0,040 | 50 €/m² pour 10 cm | écologique, naturel |
| Laine de bois | 0,045 | 45 €/m² pour 10 cm | écologique, déphasage thermique |
| Béton (à titre de comparaison) | 1,75 | — | conduit ~ 70× plus que la laine de verre ! |
La résistance thermique d'une couche de matériau d'épaisseur \(e\) (en m) est :
\( R = \dfrac{e}{\lambda} \)
Si on superpose plusieurs couches (mur + isolant), les R s'additionnent : \(R_\text{total} = R_\text{mur} + R_\text{isolant}\).
D'après le Doc 1, classer les 4 isolants du plus performant au moins performant (du meilleur isolant au moins bon).
Plus λ est faible, mieux le matériau isole. Classement :
Le béton (λ = 1,75) conduit la chaleur environ 70 fois plus que la laine de verre → c'est un très mauvais isolant.
Calculer la résistance thermique \(R_\text{mur}\) du mur béton seul (30 cm, λ = 1,75).
\(R_\text{mur} = \dfrac{e}{\lambda} = \dfrac{0{,}30}{1{,}75} \approx \mathbf{0{,}17\ \text{m}^2\cdot\text{K/W}}\)
0,17 m²·K/W → très loin du seuil 3,7 demandé. La maison ancienne sans isolation laisse passer énormément de chaleur en hiver.
Pour atteindre \(R_\text{total} = 3,7\) m²·K/W, calculer la résistance que doit apporter l'isolant : \(R_\text{isolant} = R_\text{total} - R_\text{mur}\).
\(R_\text{isolant} = 3{,}7 - 0{,}17 \approx \mathbf{3{,}5\ \text{m}^2\cdot\text{K/W}}\)
Le mur béton est presque négligeable dans le bilan → c'est l'isolant qui fait tout le travail.
Pour chaque isolant, calculer l'épaisseur nécessaire pour atteindre R = 3,5 m²·K/W. Formule à inverser : \(e = R \times \lambda\).
| Isolant | λ | e nécessaire |
|---|---|---|
| Polyuréthane | 0,025 | 3,5 × 0,025 = 8,75 cm ≈ 9 cm |
| Laine de verre | 0,035 | 3,5 × 0,035 = 12,25 cm ≈ 12 cm |
| Liège | 0,040 | 3,5 × 0,040 = 14 cm |
| Laine de bois | 0,045 | 3,5 × 0,045 = 15,75 cm ≈ 16 cm |
Le polyuréthane est 2 fois plus mince que la laine de bois pour le même résultat.
Sofia veut éviter une perte de surface habitable trop importante. Si chaque centimètre d'épaisseur sur 80 m² fait perdre 0,8 m² de surface utile, calculer la perte de surface habitable pour les 4 options.
Le polyuréthane permet de garder le plus de surface habitable (5,6 m² de plus que la laine de bois).
Calculer le coût total pour chaque option (prix unitaire au m² ajusté selon l'épaisseur, sachant que les prix du Doc 1 valent pour 10 cm — il faut un produit en croix).
La laine de verre est la moins chère, malgré une épaisseur supplémentaire. Le polyuréthane est juste un peu plus cher mais reste compétitif.
Sofia doit conseiller Mme Sarrazin. Considérant coût + surface + écologie, quel isolant Sofia recommande-t-elle, et pourquoi ?
Pas de réponse unique : il faut peser les 3 critères.
Sofia recommande la laine de verre pour le bon rapport qualité/prix, en alternative le polyuréthane si la cliente accepte 480 € de plus pour gagner 2,4 m² de surface habitable.
Rédiger en 5 lignes le devis recommandation de Sofia à Mme Sarrazin.
ÉnerThermique 33 — Devis isolation murs Bordeaux
• Mur béton existant 30 cm : R = 0,17 m²·K/W (très mauvais).
• Objectif RE2020 : R ≥ 3,7 m²·K/W → l'isolant doit apporter 3,5 m²·K/W.
• Recommandation principale : laine de verre 12 cm. Coût 2 400 € pour 80 m². Perte habitable : 9,6 m².
• Alternative : polyuréthane 9 cm (2 880 €, perte 7,2 m²) si gain de place est important.
• Conformité RE2020 atteinte. Éligible MaPrimeRénov' (≈ −1 000 €), CEE (≈ −400 €).
Si Mme Sarrazin choisit la laine de verre (12 cm), calculer la réduction de la perte de chaleur en hiver. La maison perdait ~ 800 W à travers les murs sans isolation, le flux est divisé par \(R_\text{nouveau}/R_\text{ancien}\). Avec quelle économie de chauffage par an (1 500 h/an de chauffe, 0,10 €/kWh) ?
Rapport \(R_\text{nouveau}/R_\text{ancien} = 3{,}7 / 0{,}17 \approx 22\). Le flux thermique est divisé par 22.
Nouvelle perte : \(800 / 22 \approx 36\) W. Économie : 800 − 36 = 764 W de perte évitée.
Énergie évitée sur la saison : \(0{,}764 \times 1\,500 \approx 1\,146\) kWh/an.
Économie monétaire : \(1\,146 \times 0{,}10 \approx \mathbf{115\ €/\text{an}}\) sur la facture gaz.
ROI laine de verre : 2 400 / 115 ≈ 21 ans (long, mais l'isolation tient 50 ans).
📚 Cette activité s'appuie sur §1 (Conduction thermique) de la leçon Ch04.