Thermo 2

Physique - PeiP 1

Nora Cherifa Abid

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Thermodynamique 2

Physique - PeiP 1

Les corps échangent de l’énergie sous forme thermique. Cet échange peut s’effectuer selon trois modes principaux : conduction, convection et rayonnement.

1. Modes de transfert thermique

Quelles sont les caractéristiques et conditions de transfert de chaque mode ?

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L’énergie thermique se transmet spontanément du corps le plus chaud vers le corps le plus froid.
Le transfert d’énergie se fait de proche en proche, l’agitation thermique des molécules les plus chaudes permet la propagation de la chaleur vers les molécules les plus froides.

La conduction

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La convection

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Tout corps chauffé émet un rayonnement électromagnétique qui se propage dans le vide ou un milieu semi transparent. Il peut alors réchauffer à distance un corps qui absorbe ce rayonnement. La température d’un corps isolé ne varie plus lorsqu’il rayonne autant d’énergie qu’il en reçoit.

Le rayonnement

Le soleil nous réchauffe par rayonnement

Le rayonnement émis par la lave d’un volcan est très intense

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Quiz Modes de transfert thermique

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Flux et résistance thermique

Le flux thermique correspond à la quantité d’énergie qui s’échange entre deux corps par unité de temps :

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Le flux thermique est proportionnel à l’écart de température entre le système étudié et l’extérieur :

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h : Coefficient de transfert thermique par convection, il dépend du mouvement du fluide, de l’état de surface et de la géométrie

Lorsqu’un fluide est en contact avec une paroi, le flux thermique convectif est proportionnel à l’écart de température entre le fluide et la paroi. Il est donné par la loi de Newton :

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Application : Résistance thermique

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Application : Résistance thermique

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Tout corps émet un rayonnement. Plus la température est élevée, plus la longueur d’onde du maximum de la puissance émise est déplacée vers les courtes longueurs d’onde.

A une température donnée, un corps noir émet le maximum de ce qui peut être émis par un corps.

Le soleil est considéré comme un corps noir.

2. Bilan radiatif de la terre

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Tout corps à température T émet un rayonnement électromagnétique. La loi de Stefan-Boltzmann permet de déterminer le flux surfacique émis par une surface considérée comme un corps noir. Ce flux surfacique est également appelé émittance.

Loi de Stefan-Boltzmann

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Bilan radiatif terrestre

Le rayonnement solaire est la principale source d’énergie pour la terre. Elle reçoit un flux surfacique de . Environ 30% est réfléchi sans être absorbé par l’atmosphère.

Albédo : part du rayonnement solaire réfléchi par la terre


Effet de serre : absorption d’une part du rayonnement électromagnétique terrestre par la couche atmosphérique. Ce phénomène contribue à la réduction de l’énergie émise par la terre vers l’espace.

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3. Bilan thermique

Le flux thermique s’écrit :

En dérivant par rapport au temps :

On obtient :

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L’équation différentielle peut s’écrire :

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Quiz Bilan thermique

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