Transferts de chaleur. Marie Pierrot Lycée du Rempart

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1 Transferts de chaleur 1

2 Température et chaleur La température : C'est une grandeur physique qui caractérise le degrés d'agitation thermique des particules constituant la matière. Elle se mesure à l'aide d'un thermomètre. La chaleur : C'est un transfert d'energie thermique. Entre deux corps de températures différentes il peut y avoir un échange de chaleur jusqu'à ce que les deux corps soient à la même température, c'est à dire jusqu'à l'équilibre thermique. 2

3 Les 3 modes de transfert de chaleur Convection Rayonnement Conduction Les trois modes de transfert de chaleur in english 3

4 La convection La convection est un mode de transfert thermique qui s'effectue dans un fluide (gaz ou liquide) avec un déplacement de matière. Le fluide chaud est plus léger que le fluide froid et monte, laissant la place à de la matière plus froide qui va s'échauffer à son tour... Le film illustrant ce phénomène 4

5 Le rayonnement Le transfert d'énergie par les ondes électromagnétiques est appelé rayonnement Le réchauffement par rayonnement Selon la nature du photon reçu par la matière il peut il avoir soit transformation chimique, soit agitation des particules élémentaires, c'est à dire un échauffement de la matière. Film : rayonnement du soleil Et l'effet de serre alors??? Qu'est ce que c'est? Dessin animé expliquant le principe de l'effet de serre Une animation pour plus de détails... 5

6 La conduction La conduction est un mode de transfert thermique, qui s'effectue sans transport de matière. L'agitation des particules élémentaires se transmet de proche en proche. Animation : conduction thermique Exemples : La grandeur qui caractérise le comportement d'un matériau lors d'un transfert thermique par conduction est sa conductivité thermique : λ qui s'exprime en W.m 1. C 1 λcuivre = 386 W.m 1. C 1 λfer = 73 W.m 1. C 1 λverre = 1,2 W.m 1. C 1 λbois = 0,2 W.m 1. C 1 6

7 Le flux thermique Un corps chaud échange avec l'extérieur, pendant une durée Δt, la quantité de chaleur Q, selon les trois modes de transfert thermique... Le flux de transfert thermique est défini par : Q = Δt 7

8 Le flux thermique Un corps chaud échange avec l'extérieur, pendant une durée Δt, la quantité de chaleur Q, selon les trois modes de transfert thermique... Le flux de transfert thermique est défini par : Flux de transfert thermique en Watt C'est une Puissance Quantité de chaleur en Joule Q = Δt C'est une Energie Durée en secondes 8

9 Coefficient de transmission thermique θf Le flux dépend de plusieurs facteurs : θc La différence de température entre les deux milieux La surface qui sépare les deux milieux La matière qui sépare les deux milieux. θf < θc 9

10 Coefficient de transmission thermique Flux de transfert thermique en Watt θf =K G. S. θc θf θc Coefficient de transmission thermique global en W.m 2. C 1 Ecart de température en C Caractéristique de la matière qui sépare les deux milieux θf < θc Surface de séparation en m2 10

11 Résistance thermique A l'inverse quand c'est la qualité d'isolation thermique qui nous intéresse, dans le cas de vétements chauds (protégeant du froid), ou dans l'habitat, on s'intéresse davantage à la notion de résistance thermique : 1 R G= KG La résistance thermique caractérise la propriété d'un matériau à «résister au flux de chaleur»... Quelle est son unité? 11

12 Résistance thermique A l'inverse quand c'est la qualité d'isolation thermique qui nous intéresse, dans le cas de vétements chauds (protégeant du froid), ou dans l'habitat, on s'intéresse davantage à la notion de résistance thermique : 1 R G= KG La résistance thermique caractérise la propriété d'un matériau à «résister au flux de chaleur»... Quelle est son unité? RG s'exprime en m2. C.W 1. Pour les vètements, on utilise une autre unité : 1 clo = 0,155 m2. C.W 1...Qui permet de maintenir l'équilibre thermique d'une personne au repos dans une pièce à 21 C 12

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