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Friday, 30 August 2024
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Préambule B. Mur plan C. Mur composé V) Diffusion en régime variable A. Conditions aux limites: diffusion moléculaire B. Méthode de résolution C. Conditions aux limites: type « choc thermique » D. Oscillation périodique de la température superficielle d'un mur VI) Temps caractéristique et échelle spatiale de la diffusion A. Cours de thermodynamique. Problème B. Première approche; Ordre de grandeurs C. Deuxième approche; Mur avec oscillation de T(0, t) Extraits [... ] T1 et T2 sont fixées On a pour chaque partie k du mur: et Ainsi: On peut généraliser à une formule valable pour k parties de mur: En série, les résistances constituées par les k murs qui se suivent sont traversées par le même flux. ( Voir l'analogie avec k résistances électriques en série, parcourues par le même courant) V Diffusion en régime variable. Dans cette partie, on comparera la diffusion thermique à d'autres phénomènes de diffusion. Pour la résolution d'une équation différentielle, on va chercher une solution particulière et une solution générale.

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Le transfert thermique δQ éch échangé entre deux systèmes s'écrit δQ éch = Φ q × dS × dt où: ➜ dS est l'aire de la surface à travers laquelle se fait l'échange; ➜ dt est la durée de l'échange; Flux traversant une surface dA ⃗⃗⃗⃗⃗ ➜ δQ éch ≷ 0 est le flux surfacique thermique en W. m −2, c'est un flux surfacique de puissance algébrique. Cours diffusion thermique des bâtiments. ✧ Parfois δQ est noté δ 2 Q pour insister sur le fait qu'il provient de deux infiniment petits de nature différentes (un d'espace et un de temps). ✧ Cette relation impose le fait que le transfert thermique est proportionnel à la surface d'échange et à la durée d'échange. 4) Loi de Fourier Cette loi, établie expérimentalement par Fourier, est de nature phénoménologique comme le sont les lois d'Ohm et de Fick. C'est donc une loi constitutive et non structurelle. Elle traduit, à l'approximation linéaire, la proportionnalité du courant volumique thermique J⃗⃗⃗⃗⃗ th (M, t)et du gradient de la température T(M, t), ce que l'on écrit sous la forme: J⃗⃗⃗⃗⃗ th (M, t) = −λgrad ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ T(M, t) avec λ conductivité thermique où: J⃗⃗⃗⃗⃗ th est le vecteur densité surfacique de courant thermique en volume.

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Sauf précision contraire, nous supposerons a priori que la loi de Fourier est valide Expression du flux dans le cas monodimensionnel: relation de Fourier Fourier a posé que le flux de chaleur Φ x dans la direction x est proportionnel à ∂T(x, t) selon la relation: ∂x ∂T(x, t) Φ x = −λS ∂x où A est la section transversale de l'objet considéré (cf. figure 9. 3). Le signe - permet de tenir compte du fait que la chaleur se propage dans le sens des températures décroissantes alors qu'on peut montrer que le vecteur gradient est orienté dans le sens opposé. Le coefficient de proportionnalité l s'appelle la conductivité thermique du milieu considéré. C'est a priori une quantité susceptible de varier avec la température, la pression, la composition et qui prend des valeurs assez différentes dans les gaz, les liquides et les solides. Son unité dans le système international est le W. m -1. Cours - Diffusion thermique - AlloSchool. K -1. A partir de la relation de Φ x, on peut définir le flux de chaleur par unité de surface ou densité de flux J x dans la direction x: ∂T(x, t) ∂T(x, t) Φ x = −λS = J ∂x x S → J x = −λ ∂x A titre indicatif, on donne quelques valeurs de l dans le tableau 9.

λ > 0 est la conductivité thermique et dépend du matériau. L'unité de la conductivité thermique est [λ] = W. m −1. Cours diffusion thermique et photovoltaïque. K −1 b) interprétation La loi de Fourier traduit le fait que l'énergie se déplace des zones chaudes vers les zones froides dans le cadre de la conduction thermique. Le signe moins traduit l'orientation du courant thermique vers les basses températures car le coefficient λ est toujours positif. En effet, grad ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ T est dirigé vers les hautes températures et la présence du signe (−) associé au fait que λ ne peut être que positif. La loi de Fourier est une loi phénoménologique qui rend compte de la diffusion thermique dans de nombreux cas mais elle n'est pas universelle. Comme dans de nombreux cas, le 6/32 Ahmed Chouket Cours: Diffusion thermique modèle linéaire n'est plus valable pour des écarts de température trop forts ou trop faibles (de l'ordre des fluctuations).

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