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Transferts thermiques Chapitre 8 Transfert thermique par conduction Régimes permanents
I Introduction générale aux transferts thermiques Notre étude de la thermodynamique nous a montré qu’elle est essentiellement basée sur deux principes mesurant la variation d’énergie entre un état initial et un état final. Dans la majorité des cas cette variation est due à des échanges de travail et thermique (chaleur). Pratiquement on travaille sur les fonctions d’états U (H) et S qui ont la propriété de ne dépendre que des états initial et final. Ainsi on n’étudie pas la nature et la durée de l’interaction du système avec « l’extérieur » qui est à l’origine de la variation de l’état du système. Lorsqu’on parle de « transferts thermiques » on cherche à expliquer la façon dont les transferts de chaleur se font ainsi que leur vitesse. Le second principe de la thermodynamique spécifie que le transfert de chaleur se fait du corps chaud vers le corps froid, ou de façon équivalente d’une température élevée vers une température plus basse. Le système ne sera donc pas en équilibre thermique durant le transfert. L’approche qu’on va poursuivre est essentiellement phénoménologique, c’est à dire d’origine expérimentale, et macroscopique (on ne s’intéressera pas aux processus microscopiques en jeu) Ainsi on parle de transfert thermique pour décrire un échange de chaleur lié à une différence de température. Plusieurs modes de transfert vont être étudiés mais dans tous les cas on peut définir la puissance transmise entre deux points de températures différentes T1>T2 : P = h S (T1-T2) L’unité de P est le Watt (W) ou Joule/s Cette relation est connue sous le nom de loi de Newton, S est la surface au travers de laquelle le transfert se fait, h un coefficient de transfert de chaleur en W m-2 K-1. Le but de l’étude thermique est souvent de déterminer h. Il existe trois modes principaux de transfert thermique : la conduction, la convection et le rayonnement. 1. La conduction C’est le mode de