Les transferts thermiques d'énergieFormulaire

Nombre d'Avogadro

Le nombre d'Avogadro, noté N_A, correspond au nombre d'atomes présents dans 12 grammes de carbone 12.

Il sert de définition à la mole puisqu'une mole contient N_A entités avec :

N_A=6,022.10^{23} mol−1

Capacité thermique

La capacité thermique est la quantité d'énergie qu'il faut fournir à un système pour augmenter sa température d'un kelvin. Son unité est le joule par kelvin.

La capacité calorifique C est proportionnelle à la masse m du système. On définit ainsi une capacité thermique massique, notée Cm (en J.kg−1.K−1), telle que :

C=m \cdot C_m

On fait chauffer une masse de 200 grammes d'eau initialement à 20°C jusqu'à une température de 90°C. Sachant que la capacité thermique massique de l'eau vaut 4,18.103 J.kg−1.K−1, la variation d'énergie interne vaut :

\Delta U=m \cdot C_m \cdot \Delta T

\Delta U = 2,00.10^{-1} \times 4,18.10^3 \times \left(90-20\right)

\Delta U=59.10^3 J

Système et échanges énergétiques lors de son évolution

Système et échanges énergétiques lors de son évolution

Transfert thermique

Un transfert thermique est un échange d'énergie thermique irréversible qui a lieu d'une source chaude vers une source froide uniquement.

Transfert thermique

Transfert thermique

Description des différents transferts thermiques

Description des différents transferts thermiques

Flux thermique

Le flux thermique, noté \Phi, est une puissance qui traduit la vitesse du transfert énergétique. Il est défini par la relation suivante :

\Phi=\dfrac{\Delta E_Q}{\Delta t}

Avec :

  • \Phi le flux thermique (en watt (W))
  • \Delta E_Q la variation d'énergie thermique pendant \Delta t (en J)
  • \Delta t la durée du transfert (en s)

Résistance thermique

R_{Th}=\dfrac{\Delta T}{\Phi}

Avec :

  • R_{Th} la résistance thermique du matériau (en K.W−1)
  • \Delta T la différence de température entre les deux surfaces (en K)
  • \Phi le flux thermique à travers la paroi (en W)
Flux à travers une paroi

Flux à travers une paroi

Bilan énergétique

Faire un bilan d'énergie consiste à répertorier les échanges énergétiques lors de l'évolution d'un système afin que les apports puissent compenser les pertes.

Le bilan d'énergie d'un système doit mener à l'équation suivante :

\Delta E_{totale}=\Delta E_{apports}-\Delta E_{pertes}=0 \Leftrightarrow \Delta E_{apports}=\Delta E_{pertes}

Le système est alors en régime permanent.