« Transferts thermiques/Conduction » : différence entre les versions

Contenu supprimé Contenu ajouté
m typo
Aucun résumé des modifications
 
Ligne 19 :
 
===Loi de Fourier===
Dans un milieu dont la température T(x,t) varie dans la direction de l'axe (Ox), [[w:Transfert_thermiqueTransfert thermique#Conduction|la conduction]] se manifeste par l'existence d'un [[w:Transfert_thermique#Flux_thermique|flux thermique]] orienté dans le sens des températures décroissantes. Joseph Fourier a observé expérimentalement une relation de proportionnalité entre le [[w:Transfert_thermique#Flux_thermique|flux thermique]] et la dérivée spatiale de la température :
 
<div style="text-align: center;"><math> \Phi = \frac {dQ}{dt} = - k \cdot S \cdot \frac {dT}{dx}</math></div>
Ligne 26 :
<div style="text-align: center;"> <math> j = - k \cdot \frac {dT}{dx} </math> </div>
 
k est la [[w:Conductivit%C3%A9_thermiqueConductivité 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%A9ratureTempérature|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.
#Le fait que cet échange soit proportionnel à la différence de température est relativement intuitif : l'hiver, pour maintenir votre température intérieure à 20°C, vous ne dépensez pas la même énergie suivant que la température extérieure est à 10°C ou à -15°C. N'oubliez pas que votre chauffage n'a comme raison d'être qu'une compensation des échanges d'énergie de votre pièce avec l'extérieur.
#Le fait que l'échange soit proportionnel à la surface est aussi intuitif : c'est la surface de contact de votre pièce à chauffer avec l'extérieur froid qui fait le coût du chauffage. Toutes les pièces d'une maison n'ayant pas de contact avec le froid extérieur sont plus faciles à chauffer.
#Même la notion de gradient est intuitive : vous savez qu'en augmentant l'épaisseur de vos murs votre facture de chauffage diminuera. Faisant varier l'épaisseur du mur, c'est le rapport entre la différence des températures de part et d'autre du mur par l'épaisseur qui varie. Le gradient est la représentation locale de ce rapport, i.e. pour un mur d'épaisseur dx.{{fin cadre}}
Ainsi, l'équation de Fourier est une [[w:%C3%89quation_diff%C3%A9rentielleÉquation différentielle|équation différentielle]], pour laquelle une interprétation intuitive n'est pas très difficile.
 
=== Ordre de grandeur des [[w:Conductivité_thermique|conductivités]] ===
Ligne 79 :
 
===Association de résistances thermiques===
Rappelons-nous que c'est le flux thermique qui joue le rôle du courant électrique... Un courant électrique est conservé (Loi des noeudsnœuds) et il doit en être de même pour le flux thermique si l'on veut pouvoir utiliser le concept de résistance thermique. Ce n'est pas vrai en général, mais quand c'est le cas on peut s'appuyer sur cette notion.
 
L'association de résistances thermique sera dit en série si le même [[w:Transfert_thermique#Flux_thermique|flux thermique]] traverse l'ensemble des résistances. Si ce [[w:Transfert_thermique#Flux_thermique|flux thermique]] se divise en plusieurs parties, l'association de résistances thermiques sera dit en parallèle. Par exemple, si vous vous intéressez à l'échange thermique entre une pièce et l'extérieur à travers une double cloison, le flux thermique traversant l'ensemble, vos résistance thermiques (des cloisons et de l'inter-cloison) seront en série. Mais si, pour cette même pièce, la cloison est composée d'un mur dans lequel est disposée une fenêtre, alors la résistance thermique de la cloison et celle de la fenêtre sont en parallèle.
Ligne 85 :
Pour un exemple d'association de résistances thermiques en série voir : [[w:Conduction_thermique#Surfaces_planes_en_s.C3.A9rie|mur composé série]]
 
Pour un exemple d'association de résistances thermiques en parallèle voir : [[w:Conduction_thermiqueConduction thermique#Surfaces_planes_en_parall.C3.A8leSurfaces planes en parallèle|mur composé parallèle]].
 
== Des vecteurs pour aller vers les dimensions supérieures==
Ligne 163 :
 
== Voir aussi ==
* [[w:Conduction_thermiqueConduction thermique|Conduction thermique]]
* [[w:Transferts_thermiques_dans_le_bâtimentTransferts thermiques dans le bâtiment|Transferts thermiques dans le bâtiment]]
* [[w:Conductivité_thermiqueConductivité thermique|Conductivités thermiques]]
* [[w:Transfert_thermiqueTransfert thermique|Transfert thermique]]
* [http://www.ilemaths.net/encyclopedie/Conduction_thermique.html Conduction thermique]