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Saturday, 29 June 2024

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Selon ce schéma, deux voies pour réduire la conductivité thermique du bismuth pur ont été explorées: la nanostructuration et l'augmentation de la quantité de défauts (joints de grains). Pour explorer de façon large les effets de nanostructuration, et ceci pour de multiples configurations: films minces, nanofils ou structure polycristalline, la modélisation est un outil de choix. Au-delà de la simple évaluation de la conduction thermique du matériau en volume, l'équation de transport de Boltzmann permet de décrire le transport de chaleur à l'échelle atomique, où la chaleur est portée par les paquets d'ondes de phonons. Cette équation générique est ici associée aux courbes de dispersion des phonons, obtenues par calculs ab initio dans le cadre de la théorie de perturbation de la fonctionnelle de densité (DFPT). Les termes de diffusion aux interfaces ont aussi été pris en compte avec soin pour tenir compte des joints de grain et/ou des limites spatiales de la structure. Diffusion phonon-phonon: les deux premiers schémas décrivent l'interaction entre phonons optiques et acoustiques qui a un effet important sur l'amplitude de la conductivité thermique du réseau; Le 3 ème schéma décrit la diffusion simple d'un phonon sur un défaut, et le dernier la diffusion simple d'un phonon au niveau d'une interface.

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Bonsoir, J'aurais besoin d'aide dans la résolution de cet exercice de transfert thermique. J'ai déjà réussi à établir le profil de température du fil électrique sans isolant à partir de l'équation de la chaleur en prenant en compte l'effet joule. Mais là où je bloque c'est au niveau de la description du profil de température dans la gaine en faisant le lien avec un échange convectif h(T-Te). J'aimerai donc établir une équation liant le laplacien de la température avec un échange entre la gaine et le milieu extérieur. Voici l'énoncé: Un câble électrique de rayon intérieur R1, de conductivité thermique λ1 et de conductivité électrique σ1, est parcouru par un courant continu d'intensité I. Il est entouré d'un isolant électrique de rayon extérieur R2 et de conductivité thermique λ2 en contact parfait avec le câble. La longueur du câble est suffisamment grande pour que les effets d'extrémité soient négligeables et que les transferts puissent être considérés comme unidimensionnels dans le sens radial.

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Correction: ex 1 et 2 du TD LASER Vendredi 11 février Cours: Électromagnétisme: Équations de Maxwell: III: VI: Potentiel vecteur (notions) VII: Énergie électromagnétique: aspects qualitatifs, vecteur de Poynting, équation de conservation de l'énergie EM. VII: Énergie électromagnétique: Interprétation: milieu sans et avec courants. Correction: fin du TD conduction thermique et fin du TD LASER À faire: ex 1 et 3 du TD Maxwell pour le lundi de la rentrée et fin du TD pour le mardi

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Géométrie sphérique avec une dépendance spatiale selon r seulement. Cas général admis sans démonstration: $$$\mu c \frac{\partial T}{\partial t}= \lambda \Delta T$$$ Équation de la diffusion thermique avec terme de source Exemple de l'effet Joule dans une barre. Généralisation admise: $$$\mu c \frac{\partial T}{\partial t}= \lambda \Delta T + p$$$ Régimes stationnaires Cadre de l'étude: Régime stationnaire, transfert thermique entre deux thermostats, uniformité de la puissance transférée. Résistance thermique: définition Analogie électrique: grandeurs analogues, lois d'association Application au calcul d'une résistance thermique; cas des géométries linéaire, cylindrique et sphérique. Cas des régimes lentement variables (ARQS) Transfert thermique à une interface solide/fluide Description phénoménologique: couche limite thermique, influence de la vitesse d'écoulement. Loi phénoménologique de Newton. Ordre de grandeur du coefficient h: Type de transfert Fluide h en W. m$$$^{-2}\mbox{. K}^{-1}$$$ Convection naturelle gaz 5 à 30 liquide 100 à 1 000 Convection forcée 10 à 300 100 à 10 000 Résistance thermique pariétale Exemple de mise en œuvre pour un tuyau placé dans l'air et parcouru par de l'eau chaude.

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Expressions du premier principe de la thermodynamique Vecteur densité de flux thermique Expression d'un bilan d'énergie sous forme infinitésimale (géométrie linéaire avec une dépendance spatiale selon x seulement. ) $$$\mu c \frac{\partial T}{\partial t}=- \frac{\partial j_{\mbox{th}}}{\partial x}$$$ avec $$$\overrightarrow{j}_{\mbox{th}}\left(\mbox{M}, t\right) = j_{\mbox{th}} (x, t) \vec u_x$$$ Loi phénoménologique de Fourier Formulation de la loi: les effets ($$$\overrightarrow{j}_{\mbox{th}}$$$) sont proportionnels aux causes ($$$\overrightarrow {\mbox{grad}} \;T$$$) Ordre de grandeur d'une conductivité thermique: Matériaux $$$\lambda$$$ en W. m$$$^{-1}\mbox{. K}^{-1}$$$ Métal 50 à 500 Bois 0, 10 à 0, 40 Gaz 0, 02 à 0, 2 Équation de la diffusion thermique (sans terme de source, géométrie linéaire avec une dépendance spatiale selon x seulement. ) $$$\mu c \frac{\partial T}{\partial t}= \lambda \frac{\partial^2 T}{\partial x^2}$$$ Lien entre temps caractéristique et distance caractéristique Autres géométries Géométrie cylindrique avec une dépendance spatiale selon r seulement.

>> Lire aussi: Et si… la fonte du Groenland s'emballait? Pour en savoir plus: sur les effets de la fonte des glaces sur le niveau de la mer: Lien sur la modélisation de la fonte des glaces: Des chercheurs publient le 17 septembre 2020 dans la revue « The Cryosphere » une première modélisation de la fonte glaciaire et une prédiction de l'augmentation du niveau de la mer. La « large fourchette » des résultats obtenus par les auteurs mettait en évidence la méconnaissance du phénomène physico-chimique de la fonte par le bas des plateformes glaciaires qui retiennent l'écoulement du reste de la calotte. Les auteurs militaient à l'époque pour l'intégration de la cryosphère dans les modèles climatiques. Lien