« Transferts thermiques/Conduction » : différence entre les versions

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===Notion de densité d'énergie===
{{définition|définition=La densité d'énergie, notée <math> j </math>, est le rapport du flux thermique à la surface étudiée. Si la densité d'énergie est homogène sur la surface étudiée, on a :
<center> <math> j = \frac {\Phi}{S} </math> </center>
Avec <math> j </math> en W/.m²<sup>-2</sup>, <math> \Phi </math> en W et <math> S </math> en m².}}
 
===Loi de Fourier===
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<center> <math> j = - k \cdot \frac {dT}{dx} </math> </center>
 
k est la [[w:Conductivit%C3%A9_thermique|conductivité thermique]] du milieu et se mesure en W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup> (elle est également notée <math>\lambda</math>). <math> \Phi </math> est donc le [[w:Transfert_thermique#Flux_thermique|flux thermique]] et se mesure en Watts (W). <math> S </math> est la surface étudiée, en m². C'est une équation différentielle simple qu'il nous faudra intégrer dans des cas spécifiques.
{{Début cadre|vert}}
#La loi de Fourier ne fait qu'exprimer le fait que toute différence de [[w:Temp%C3%A9rature|température]] entraîne un échange de chaleur dans le sens des températures décroissantes. Vous ne pouvez pas y échapper sauf si vous possédez un corps pour lequel k=0, ce qui n'existe pas dans la nature.
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=== Ordre de grandeur des [[w:Conductivité_thermique|conductivités]] ===
 
*Métaux purs : 50 à 500 W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup> : cuivre 387 W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup>, aluminium: 203 W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup>, argent:418W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup>, fer : 73 W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup>, acier : 36 W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup>, plomb : 35 W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup>
*Alliages : 10 à 100 W/m.K
*Solides non métalliques : 10-2 à 10 W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup> : SiC (céramique) 50-100 W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup> quartz : 19,6 W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup>, marbre : 2,8 W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup>, eau (glace) : 2,2 W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup>, pyrex 1 W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup>, bois 0,12 W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup>, béton : 0,92 W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup>
*Liquides : <math>10^{-1}</math> à 1 W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup> : mercure : 8,2 W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup>, eau : 0,55 W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup>
*Matériaux isolants : <math>10^{-2}</math> à 1 W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup> : laine de verre 0,04 W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup>, polystyrène 0,040 W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup>
*Gaz à la pression atmosphérique:<math>10^{-3}</math> à <math>10^{-1}</math>W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup> : hydrogène : 0,17 W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup>, air : 0,024 W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup>, hélium : 0,14 W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup>
*Super isolants thermiques <math>10^{-4}</math> W/.m<sup>-1</sup>.K<sup>-1</sup>
 
'''Remarque''' : il est à noter que les deux unités W/m/K et W/m/°C sont les mêmes unités. Le kelvin, noté K, est fait parti des unités du système international et est donc plus souvent utilisé en physique. Un degré Celsius, noté °C, vaut un kelvin, et 0°C = 273,5 K ; 0 K est le zéro absolu, température à laquelle l'agitation moléculaire est nulle.