Transferts thermiques et bilan énergétique

Les notions à connaître

Conduction thermique

Transfert de chaleur de proche en proche dans un milieu matériel, sans déplacement de matière (typique des solides).

Convection

Transfert de chaleur par déplacement de matière (fluide chaud qui monte, froid qui descend).

Rayonnement

Transfert de chaleur par ondes électromagnétiques. Seul mode ne nécessitant pas de milieu matériel.

Flux thermique $Φ$

Puissance thermique traversant une surface, en W (watt). Φ $= Q/\Delta t.$

Résistance thermique Rth

Grandeur caractérisant la capacité d'une paroi à s'opposer au transfert de chaleur. Plus Rth est grande, meilleure est l'isolation.

Les erreurs à éviter en physique-chimie

• ✗ Confondre résistance thermique élevée avec bonne conduction.

  ✓ C'est l'inverse ! Rth élevée = bonne isolation = mauvaise conduction. Un isolant a une grande Rth et une petite conductivité $\lambda .$

• ✗ Oublier de convertir les unités de surface ou d'épaisseur.

  ✓ Rth $= e/(\lambda \cdot S) : e$ en m (pas en cm !), S en $m^2 ($pas en $cm^2).$ Une erreur de conversion donne un résultat faux de plusieurs ordres de grandeur.

Sais-tu répondre à ces questions ?

Les corrigés détaillés sont dans le quiz du chapitre.

1. Les trois modes de transfert thermique sont :
2. La résistance thermique $R_{\text{th}}$ d'une paroi plane d'épaisseur $e$, de surface $S$ et de conductivité thermique $\lambda$ est :
3. Le flux thermique $\Phi$ à travers une paroi est défini par :
4. Un mur a une résistance thermique $R_{\text{th}} = 2{,}0\;\text{K/W}$. La température intérieure est $20\;°\text{C}$ et extérieure $0\;°\text{C}$. Le flux thermique perdu est :
5. Pour des résistances thermiques en série (parois successives), la résistance totale est :