La loi de refroidissement de Newton : Nous allons tenter de comprendre l’isolation d’un logement avec une loi physique simple qui ne laissera plus aucun doute sur l’utilité de bien isoler, en neuf ou en rénovation !
Lorsqu’on chauffe un logement en hiver, une question revient toujours : Pourquoi la chaleur s’échappe-t-elle, et comment l’isolation peut-elle vraiment faire la différence ?
Derrière cette problématique très concrète se cache une loi physique étonnamment simple, formulée au XVIIᵉ siècle : La loi de refroidissement de Newton.
Bien qu’elle soit souvent étudiée en physique théorique, cette loi permet aussi de comprendre intuitivement les pertes de chaleur d’une maison et le rôle fondamental de l’isolation. Cela nous permettra de debunker le document de travail de l’INSEE sur l’efficacité de l’isolation des logements et de replacer l’église au milieu du village !
La loi de refroidissement de Newton : l’idée de base
Isaac Newton a observé que la vitesse à laquelle un objet se refroidit dépend de l’écart de température avec son environnement.
De manière qualitative, la loi s’énonce ainsi :
> Plus la différence de température entre un corps et son environnement est grande, plus le refroidissement est rapide.
Mathématiquement, on écrit souvent :
où :
- (T) est la température du corps (ou du logement),
- (T_{Text}) la température extérieure, souvent écrite T(env)
- (k) une constante liée aux échanges thermiques,
- le signe « – » indique une perte de chaleur.
Pas besoin de mathématiques avancées pour l’appliquer à un logement : Ce qui compte, c’est l’écart de température et la facilité avec laquelle la chaleur peut s’échapper. Rassurez-vous, nous allons vulgariser sans faire de calculs fondamentaux. Seul le principe doit être compris et accepté.
Lire mon article sur la résistance thermique des matériaux.
Un logement vu comme un « corps chaud »
On peut assimiler un logement chauffé à :
- un corps chaud (l’air intérieur, les volumes, les murs),
- plongé dans un milieu plus froid (l’extérieur).
Tant que :
- l’intérieur est plus chaud que l’extérieur,
- et qu’il existe des chemins pour que la chaleur s’échappe,
👉 le logement se refroidit naturellement.
Ces chemins sont :
- Les murs.
- Le toit.
- Les fenêtres.
- Les planchers.
- Les fuites d’air (infiltrations).
NOTA : Vous devez ici comprendre la notion d’étanchéité à l’air, qui est aussi importante que la résistance thermique des isolants.
Le rôle clé de l’écart de température
La loi de Newton nous dit une chose essentielle :
> Les pertes de chaleur sont proportionnelles à la différence entre la température intérieure et extérieure.
Conséquences concrètes :
- À 20 °C dedans et 19 °C dehors → pertes faibles
- À 20 °C dedans et 0 °C dehors → pertes importantes
- À 20 °C dedans et –10 °C dehors → pertes très rapides
C’est pourquoi :
- les besoins de chauffage explosent en hiver,
- une maison mal isolée devient très coûteuse à chauffer lorsque le froid s’installe.
Où intervient l’isolation dans cette loi ?
Dans l’équation, la constante (k) représente la facilité des échanges thermiques.
Isolation = réduction de (k)
Une maison mal isolée → (k) élevé
→ la chaleur s’échappe vite
Une maison bien isolée → (k) faible
→ la chaleur s’échappe lentement
👉 L’isolation ne supprime pas les pertes de chaleur, mais elle ralentit fortement le refroidissement.
C’est exactement le même principe qu’un thermos :
- Le café est plus chaud que l’air ambiant,
- mais grâce à l’isolation, il refroidit très lentement.
Exemple concret : maison isolée vs maison non isolée
Imaginons deux maisons identiques :
- même volume,
- même chauffage,
- même température intérieure initiale (20 °C),
- même température extérieure (0 °C).
Maison A : mal isolée
- murs fins,
- simple vitrage,
- nombreuses fuites d’air.
Résultat :
- (k) élevé,
- la température chute rapidement si le chauffage s’arrête,
- le chauffage doit fonctionner souvent et fort.
Maison B : bien isolée
- isolation des murs et du toit,
- double ou triple vitrage,
- bonne étanchéité à l’air.
Résultat :
- (k) faible,
- la température baisse lentement,
- le chauffage fonctionne moins souvent.
La loi de Newton explique pourquoi la maison B consomme beaucoup moins d’énergie.
Isolation et économies d’énergie
Grâce à cette loi, on comprend un point fondamental :
> Isoler, ce n’est pas « produire plus de chaleur », c’est ralentir sa perte.
Concrètement :
- moins de pertes → moins d’énergie à fournir,
- chauffage plus stable,
- confort thermique amélioré,
- factures réduites,
- impact environnemental plus faible.
Même avec un excellent système de chauffage, sans isolation, la chaleur s’échappe trop vite.
Les limites de la loi de Newton dans le bâtiment
Il faut rester honnête : la loi de refroidissement de Newton est une simplification.
Dans un logement réel :
- les températures ne sont pas uniformes,
- les matériaux ont des comportements complexes,
- il y a conduction, convection et rayonnement,
- l’air se renouvelle.
Cependant, cette loi reste un excellent modèle conceptuel pour comprendre :
- pourquoi une maison se refroidit,
- pourquoi l’isolation est si efficace,
- pourquoi l’écart de température est déterminant.
Conclusion : une loi ancienne pour un problème d’actualité
Formulée il y a plus de trois siècles, la loi de refroidissement de Newton permet encore aujourd’hui de comprendre un enjeu central de notre quotidien : la performance thermique des logements.
En résumé :
- la chaleur fuit toujours vers le froid,
- plus l’écart de température est grand, plus la fuite est rapide,
- l’isolation ralentit cette fuite,
- ralentir le refroidissement, c’est économiser de l’énergie.
👉 Isoler un logement, c’est appliquer intelligemment une loi de la physique.
Merci pour vos lectures et bon chantier !
Serge USTUN.
