PLAN DE LA SÉANCE / 02 Mai 2014 CHALEUR ET TRANSFERTS DE CHALEUR Energie 2. Température, Chaleur et Travail Conduction 4. Convection Rayonnement or 15 Sni* to View LES LOIS DE LA THERMODYNAMIQUE Introduction / Définitions Thermodynamique énergie de masse de très loin CHALEUR ET TRANSFERTS DE CHALEUR/ ENERGIE/ 02 Mai 2014 PRINCIPES DE CONSERVATION DE L’ENERGIE La caractéristique la plus remarquable de l’énergie est que si sa forme peut changer, elle se conserve toujours en tant que quantité. Il existe un « stock » d’énergie gigantesque dans l’univers
Ce stock universel présente de fait la propriété d’être constant La conservation de Pénergie est la conséquence d’un principe fondamental et beaucoup plus profond de la physique qu’on appelle l’invariance par translation dans le temps (les lois physique ne dépendent pas du moment particulier ou l’expérience est réalisée). Lorsque l’énergie est transférée d’un système à un autre ou lorsqu’elle change de nature il ny a jamais création ou disparition d’énergie. 15 avec le milieu extérieur. ?? L’entropie est une fonction d’état, elle peut être interprétée comme la mesure u degré de désordre d’un système au niveau microscopique. Puissance Puissance = Énergie par unité de temps. L’énergie fournie par seconde, est caractérisée par la
Quand l’agitation est faible, l’objet est froid au toucher La température se mesure au moyen d’un thermomètre et est étudiée par la thermométrie L’unité légale de température dans le système international est le kelvin de symbole K (il existe d’autres systèmes de mesures : les échelles Celsius entigrade, Fahrenheit et Rankine) Le Kelvin est défini à partir du point triple de l’eau : un kelvin est égal à 1/273,16 fois la température du point triple de l’eau.
Le zéro absolu, correspondrait à la limite à une absence totale d’agitation microscopique et à une température de -273,15 oc L’échelle Celsius DC est une simple translation de l’échelle absolue Le point triple de l’eau y a donc pour valeur 0,01 oc 5 des grandeurs principales de la thermodynamique.
La température traduit l’énergie cinétique des constituants de la matière (atomes et molécules) B=constante de Boltzmann 1,3806504XIO-23 JCK-I CHALEUR ET TRANSFERTS DE CHALEUR/Température, chaleur et travail / 02 Mai 2014 LA CHALEUR La chaleur (mesurée en J) est définie comme un transfert de l’agitation thermique des particules au niveau microscopique.
Au cours de chocs aléatoires, les particules les plus agitées transmettent leurs énergies cinétiques aux particules les moins agitées. Le bilan de ces transferts d’énergies cinétiques microscopiques correspond à la chaleur échangée entre des systèmes constitués de particules dont l’agitation thermique moyenne est différente.
La température, longtemps confondue dans le sens commun ? tort avec la notion de chaleur, est une fonction d’état intensive d’un système thermodynamique définie exclusivement à l’échelle microscopique, alors que la chaleur est une grandeur dépendant de la nature de la transfor n leu PAGF 15 DE CHALEUR/Température, chaleur et travail / 02 Mai 2014 Rappels Chaleur La chaleur est une grandeur physique La chaleur — énergie PLAN DE LA 02 Mai 2014 6 5 lesquels la propagation est aisée sont dits conducteurs ; ceux dans lesquels elle n’est pas possible (ou difficile, ou très lente) ont dits isolants.
Le phénomène de la conduction de la chaleur existe dans tous les corps, solides ou fluides. Celui-ci se traduit par une élévation de température de proche en proche qui, pour les solides, correspond à un accroissement de l’énergie de vibration du réseau cristallln et, pour les fluides, à une transmission d’énergie cinétique opérée par les chocs entre les molécules. Cest à J. Fourier (1822) que l’on doit la théorie analytique de la conduction de la chaleur. = —X S • gradT X étant le coefficient de conductibilité thermique ou conductivité thermique
CHALEUR ET TRANSFERTS DE CHALEUR/ conduction / 02 Mai 2014 CONDUCTION Le transfert par conduction est un échange d’énergie avec contact quand il 7 5 température) apparaît dans la loi de Fourier, qui établit les transferts de chaleur spontanés d’une région de température élevée vers une réglon de température plus basse La variation de température est linéaire dans l’épaisseur d’un matériau uniforme. La pente dépend de X (conductivité thermique) caractéristique de ce matériau, ainsi que de son épaisseur. Plus la conductivité thermique sera faible (donc plus le matériau era isolant) plus la pente sera forte.
La conductivité À peut être considérée comme étant un flux de chaleur (en watts) traversant lm2 de matériau ayant une épaisseur de 1 m, pour une différence de température de 1 ‘C entre deux faces du matériau (en régime stationnaire). La résistance d’une paroi au flux de chaleur est mesurée à l’aide du coefficient de résistance thermique Rth exprimé en m20C/W. La résistance thermique Rth d’une aroi ayant une épaisseur e (en m) faite d’un ladite paroi. Le coefficient de transmission thermique s’exprime en est l’inverse de la ésistance thermique totale (RT) de la paroi.
LJ = Me = 1/Rth Pour un pont thermique (ligne de flux de chaleur), il décrit à l’aide transmission linéique W en W/m0C. CHALEUR ET TRANSFERTS DE CHALEUR/ Conduction / 02 Ma, Exemple de calcul des coefficients de transmission surfaciques U et les résistances thermiques Rth de quelques parois. épaisseurs de matériaux ayant la même résistance thermique La résistance thermique dune paroi composite est calculée an additionnant les résistances des couchent qui la composent. Rthc SÉANCE / 02 Mai 2014 1ère Principe de le thermod nami ue
