Modélisation de l'asservissement des transferts thermiques ...
Transferts thermiques d’énergie - Free
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•Energie interne d’un système
•Transferts thermiques
•Flux thermiques
•Bilan d’énergie
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Du microscopique au macroscopique Activité 2 p365
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Energie interne d’un système Particule microscopique :
Ec,micro et Ep,micro (impossible à calculer)
Energie interne
Energie globale
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Variations d’énergie interne Ex. : réaction chimique
Em,macro = Ec,macro + Ep,macro = constante
donc Eglobale = U + constante
D’où ΔEglobale = ΔU = Uf – Ui
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Application : corps dans un état condensé Capacité thermique C (J.K-1):
Capacité à stocker de l’énergie (énergie qu’il faut apporter à un corps pour
augmenter sa température de 1 degré)
Énergie interne et capacité thermique :
ΔU = C ΔT = C (Tf – Ti) ( avec T en K, ΔU en J et C en J.K-1)
Système Capacité thermique C (J.K-1)
1 kg d’eau liquide 4185
1 kg d’aluminium solide 897
1 kg de verre 720
1 kg de cuivre 385
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Exercice Déterminer la variation d’énergie interne de 1 kg de
cuivre lorsqu’il passe de 20 °C à 100 °C.
solution
De quelle hauteur faudrait-il laisser tomber le cuivre pour acquérir la même énergie ? (Variation d’énergie potentielle de pesanteur)
solution
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Définition Un transfert thermique est un transfert d’énergie (noté
Q) d’une source chaude vers une source froide.
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Les différents types de transferts thermiques Conduction thermique : le
transfert thermique se fait de proche en proche par contact et sans déplacement de matière.
Convection thermique : le transfert thermique est provoqué par le mouvement interne du fluide.
Rayonnement thermique : le transfert thermique se fait par rayonnement électromagnétique.
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Définition Le flux thermique
caractérise la vitesse du transfert thermique Q pendant la durée Δt
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Cas d’une paroi plane Paroi plane ∑ d’épaisseur e, de surface S, température
TA et TB sur les 2 faces.
Matériau λ (en W.m-1.K-1) à 20°C
Air 0.0262
Polystyrène expansé 0.036
Bois de chêne 0.16
Béton 0.92
Verre 1.2
Acier 46
Cuivre 390
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Equivalence électricité et transfert thermique Electricité
Tension : UAB = VA-VB
Intensité : I
Résistance : R
UAB = VA-VB = RI
Transfert Thermique
TA-TB
Flux :
Résistance thermique
La résistance thermique d’un mur constitué de plusieurs
parois accolées est égale à la somme des résistances thermiques de chaque paroi
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Bilan d’énergie Energie totale :
ΔE = ΔU + ΔEm = Q + W
Q : transferts thermiques
W : travaux autres que forces conservatives (forces pressantes d’un gaz, forces de frottement, etc)
Q, W > 0 si échangés de l’extérieur vers le système sinon ils sont négatifs
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Exercices 6, 7, 8, 9, 12,13,25 p 374