Les systèmes de chauffage sont multiples dans notre quotidien. Certains sont plus économiques que d'autres car ils consomment moins d'énergie électrique pour une énergie thermique produite équivalente.
Les radiateurs dits "grille-pain" sont de simples résistances chauffantes. La résistance métallique chauffe et l'air en contact avec cette résistance chauffe également. L'air chaud étant plus léger que l'air froid, il s'ensuit dans la pièce un déplacement des masses d'air selon leur température. Si ce dernier dure assez longtemps, la pièce est finalement chauffée uniformément.
Quel type de transfert thermique permet le chauffage d'une pièce grâce à un radiateur ?
Il existe trois types de transferts thermiques :
- Le transfert par conduction : le transfert se fait de proche en proche au sein d'un matériau.
- Le transfert par convection : le transfert se fait par mouvement global des particules au sein d'un fluide (gaz ou liquide).
- Le transfert thermique par rayonnement : le transfert s'effectue par l'intermédiaire des photons composant le rayonnement qui transportent une énergie E=h \cdot \nu.
Dans le cas des radiateurs "grille-pain", le transfert thermique se fait par déplacement des masses d'air froid et d'air chauffé.
Le transfert thermique se fait donc par convection.
En verrerie ou en forge, les artisans manipulent des barres de fer chauffées à très hautes températures dans des fourneaux. Afin de manipuler ces barres sans danger, ils doivent porter des gants car l'extrémité des barres qui n'est pas dans le fourneau est trop chaude pour être tenue.
Quel type de transfert thermique permet d'expliquer le fait que l'extrémité non chauffée des barres soit trop chaude pour être manipulée à mains nues ?
Il existe trois types de transferts thermiques :
- Le transfert par conduction : le transfert se fait de proche en proche au sein d'un matériau.
- Le transfert par convection : le transfert se fait par mouvement global des particules au sein d'un fluide (gaz ou liquide).
- Le transfert thermique par rayonnement : le transfert s'effectue par l'intermédiaire des photons composant le rayonnement qui transportent une énergie E=h \cdot \nu.
Dans le cas de la verrerie ou de la forge, la chaleur apportée par le fourneau se propage dans la barre par transfert thermique conductif.
Le transfert thermique se fait donc par conduction.
Les serres permettent de cultiver des plantes dans des conditions de température et d'humidité optimale. Les vitres permettent l'existence d'un effet de serre au sein de la serre en reflétant les rayons infra-rouges émis par le Soleil. Il est donc possible d'obtenir de grands volumes chauffés de façon naturelle.
Quel type de transfert thermique permet d'expliquer le fait qu'une serre soit chauffée ?
Il existe trois types de transferts thermiques :
- Le transfert par conduction : le transfert se fait de proche en proche au sein d'un matériau.
- Le transfert par convection : le transfert se fait par mouvement global des particules au sein d'un fluide (gaz ou liquide).
- Le transfert thermique par rayonnement : le transfert s'effectue par l'intermédiaire des photons composant le rayonnement qui transportent une énergie E=h \cdot \nu.
Dans le cas des serres, ce sont les rayons du Soleil qui permettent d'apporter de la chaleur. Le transfert thermique se fait donc par rayonnement.
Le transfert thermique se fait donc par rayonnement.
Les températures à la surface du globe sont régulées par des systèmes complexes de courant atmosphériques et sous-marins. Les masses d'air froides et d'eau froide venant des pôles se déplacent vers les zones chaudes à l'équateur. Lors de ce déplacement, les masses se réchauffent progressivement. Une fois chaudes, les masses d'eau et d'air se déplacent vers les zones froides, c'est-à-dire les pôles. Ces courants impliquent des flux de chaleur à une échelle planétaire et justifient l'existence des différentes zones climatiques à la surface.
Quel type de transfert thermique permet d'expliquer les différentes zones climatiques à la surface du globe ?
Il existe trois types de transferts thermiques :
- Le transfert par conduction : le transfert se fait de proche en proche au sein d'un matériau.
- Le transfert par convection : le transfert se fait par mouvement global des particules au sein d'un fluide (gaz ou liquide).
- Le transfert thermique par rayonnement : le transfert s'effectue par l'intermédiaire des photons composant le rayonnement qui transportent une énergie E=h \cdot \nu.
Dans le cas du climat, ce sont les mouvements des masses d'air et d'eau qui justifient l'existence de différentes zones climatiques. Il s'agit donc de transfert thermique par convection.
Le transfert thermique se fait donc par convection.
Les panneaux solaires sont des systèmes permettant de produire de l'électricité à partir d'énergie lumineuse fournie par le Soleil. Plusieurs projets sont étudiés pour construire des centrales électriques solaires. Une des difficultés est de pouvoir concentrer suffisamment de lumière sur chaque cellule du panneau solaire pour avoir un rendement suffisant. Cependant, si la cellule est trop chauffée à cause des rayonnements, son efficacité diminue.
Quel type de transfert thermique permet d'expliquer le fait que les cellules photovoltaïques chauffent ?
Il existe trois types de transferts thermiques :
- Le transfert par conduction : le transfert se fait de proche en proche au sein d'un matériau.
- Le transfert par convection : le transfert se fait par mouvement global des particules au sein d'un fluide (gaz ou liquide).
- Le transfert thermique par rayonnement : le transfert s'effectue par l'intermédiaire des photons composant le rayonnement qui transportent une énergie E=h \cdot \nu.
Dans le cas des cellules photovoltaïques, ce sont les rayons du Soleil que reçoit la cellule qui sont responsables de l'augmentation de température. Il s'agit donc de transfert par rayonnement.
Le transfert thermique se fait donc par rayonnement.
Les voitures à essence et à diesel sont équipées de moteurs dits à explosion. Au sein de ces moteurs, un mélange de gaz et de carburant est comprimé afin d'exploser en dégageant de la chaleur. Cependant, il faut contrôler la température du moteur afin d'éviter qu'il ne soit endommagé. Pour cela, on utilise un liquide de refroidissement. Ce liquide circule dans des tuyaux. Au contact des tuyaux, l'air chaud cède de la chaleur au liquide. Ainsi l'air au sein du moteur se refroidit tandis que le liquide se réchauffe.
Quel type de transfert thermique permet d'expliquer le fait que l'air chaud d'un moteur cède de la chaleur au liquide de refroidissement ?
Il existe trois types de transferts thermiques :
- Le transfert par conduction : le transfert se fait de proche en proche au sein d'un matériau.
- Le transfert par convection : le transfert se fait par mouvement global des particules au sein d'un fluide (gaz ou liquide).
- Le transfert thermique par rayonnement : le transfert s'effectue par l'intermédiaire des photons composant le rayonnement qui transportent une énergie E=h \cdot \nu.
Dans le cas d'un moteur, l'air chaud cède de la chaleur au contact du tuyau dans lequel circule le liquide de refroidissement. Le transfert thermique ayant lieu par contact, il s'agit d'un transfert par conduction.
Le transfert thermique se fait donc par conduction.
Il existe plusieurs types de four domestique. Le four traditionnel peut être équipé d'un ventilateur pour faire des cuissons à chaleur tournante. L'air au sein du four est chauffé grâce à des résistances chauffantes qui chauffent l'air de proche en proche et le ventilateur permet de renouveler cet air en créant un mouvement des molécules d'air.
Quel type de transfert thermique permet d'expliquer le fait que l'air se réchauffe au sein d'un four ?
Il existe trois types de transferts thermiques :
- Le transfert par conduction : le transfert se fait de proche en proche au sein d'un matériau.
- Le transfert par convection : le transfert se fait par mouvement global des particules au sein d'un fluide (gaz ou liquide).
- Le transfert thermique par rayonnement : le transfert s'effectue par l'intermédiaire des photons composant le rayonnement qui transportent une énergie E=h \cdot \nu.
Dans le cas d'un four traditionnel, le chauffage est assuré par des résistances chauffantes qui amène de la chaleur à l'air du four en contact avec ces résistances. Ce chauffage se faisant de proche en proche, il s'agit d'un chauffage par conduction.
Le transfert thermique se fait donc par conduction.