A retenir
| Site: | Moodle |
| Cours: | 3 - Thermique |
| Livre: | A retenir |
| Imprimé par: | Visiteur anonyme |
| Date: | lundi 25 mai 2026, 15:45 |
1. Transferts de chaleur
Transferts de chaleur
L'énergie thermique d'un système est l'énergie cinétique d'agitation microscopique d'un objet. Elle dépend :
- de la quantité de particules dans ce système,
- du degré d’agitation (température) de ces particules.
La chaleur transférée entre les deux système ainsi que l'énergie thermique de chaque système s'expriment en Joules (ou équivalent).
Mécanismes de transfert
Le transfert de chaleur à travers une paroi s'effectue de trois manières différentes :
- Par conduction : Soient deux systèmes en contact physique (via une surface). Le transfert de chaleur à travers cette surface est appelée conduction. Le rôle d'un isolant est de freiner ce transfert.
- Par convection : Si l'un des deux systèmes en contact est un fluide en mouvement (par exemple de l'air), celui-ci sera donc constamment renouvelé au niveau de la paroi. Le transfert de chaleur est alors appelé convection.
- Par rayonnement : Tout système ayant une température non nulle rayonne. Si deux systèmes ne sont pas en contact (par exemple un mur et le soleil), le transfert de chaleur se fera par rayonnement.
2. Résistance thermique
Propriétés d'un matériau
La diffusivité thermique est une grandeur physique qui caractérise la capacité d'un matériau à transférer la chaleur à travers ce dernier. Elle dépend de :
- la capacité du matériau à conduire la chaleur (conductivité thermique λ). Plus cette propriété est faible, plus le matériau est isolant.
- la capacité du matériau à accumuler la chaleur (capacité thermique volumique)
Résistance thermique d'une paroi
Prenons le cas d'une paroi simple d'épaisseur e et de conductivité λ séparant deux milieux de températures différentes (un mur entre deux pièces par exemple). La paroi freinera le transfert de chaleur entre ces deux milieux.
Sa résistance thermique R (sa résistance au passage de la chaleur) se calcule de la façon suivante :
\( R = \frac{e}{\lambda} \)
Avec :
- e : l'épaisseur en m
- λ : la conductivité thermique en \( \frac{W}{m \times K} \)
- R : la résistance thermique en \( \frac{m² \times K}{W} \)
Résistance totale
Si notre paroi est composé de plusieurs couches, la résistance thermique totale de l'ensemble se calcule de la manière suivante :
\( R_{total} = \sum{R} = \sum{\frac{e}{\lambda}} \)
3. Flux de chaleur
Schématisation
Soit une paroi constituée d'un ensemble de couches superposées les unes derrière les autres comme ci-dessous dont on connait :
- La température intérieur
- La température extérieur
- La résistance thermique R (dans notre cas, \( R = R_{si} + R_1 + R_2 + R_3 + R_4 + R_{se} \) )
Coefficient de transmission thermique
Le coefficient de transmission thermique U d'une paroi est la quantité de chaleur traversant 1 m² cette paroi en fonction de la différence de température.
\( U = \frac{1}{R} \) avec U en \( \frac{W}{m² \times K} \)
Densité de flux de chaleur
La densité de flux de chaleur désigne le quantité de chaleur traversant 1 m² de paroi par unité de temps.
\( \varphi = U \times ( \theta_{int} - \theta_{ext} ) = \frac{ \theta_{int} - \theta_{ext} }{R} \) avec \( \varphi \) en \( \frac{W}{m²} \)
Flux de chaleur
Le flux de chaleur (aussi appelé flux thermique ou puissance thermique) désigne la quantité de chaleur traversant la paroi de surface S par unité de temps.
\( \Phi = S \times \varphi = \frac{ S \times (\theta_{int} - \theta_{ext}) }{R} \) avec \( \Phi \) en \( W \)