Terminale S 2015-2016
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Terminale S 2015-2016

Identifier un type de transfert thermique

L'énergie thermique, ou la chaleur, peut être transférée d'un système à un autre selon trois procédés :

  • Le transfert par conduction
  • Le transfert par convection
  • Le transfert par radiation ou rayonnement

On identifie le type de transfert en étudiant la façon dont la chaleur est échangée.

En été, une piscine peut atteindre une température de 25°C avec une température de l'air de 35°C. Identifier le type de transfert thermique entre l'air et la piscine.

Etape 1

Rappeler la définition des trois types de transferts

On rappelle la définition pour chaque type de transfert thermique possible :

  • Le transfert par conduction est une propagation de l'énergie de proche en proche au sein d'un milieu matériel condensé.
  • Le transfert par convection est un transport d'énergie opéré par un mouvement global d'une masse d'un fluide (liquide ou gaz).
  • Le transfert par rayonnement est le transport de l'énergie par l'intermédiaire d'un rayonnement électromagnétique.

Les trois types de transfert thermique possibles sont :

  • Le transfert par conduction qui est une propagation de l'énergie de proche en proche au sein d'un milieu matériel condensé.
  • Le transfert par convection qui est un transport d'énergie opéré par un mouvement global d'une masse d'un fluide (liquide ou gaz).
  • Le transfert par rayonnement qui est le transport de l'énergie par l'intermédiaire d'un rayonnement électromagnétique.
Etape 2

Repérer la source qui fournie l'énergie thermique et le système qui la reçoit

On repère la source qui fournit l'énergie thermique au milieu extérieur ainsi que le système qui reçoit cette énergie provenant de la source.

La source qui fournit l'énergie thermique est l'air. Le système qui reçoit cette énergie est l'eau.

Etape 3

Déterminer si la source émet un rayonnement

On détermine si la source émet un rayonnement électromagnétique (sous forme d'ondes ou de photons). Si c'est le cas le transfert thermique se fait par rayonnement.

La source, l'air, n'émet pas de rayonnement. Il ne s'agit donc pas d'un transfert d'énergie par rayonnement.

Etape 4

Déterminer si la source et le système sont en contact

On détermine si le système et la source sont en contact. Il faut que le contact se fasse entre des parties immobiles de la source et du système. Il s'agit bien souvent d'un contact solide entre les deux. Si c'est le cas, il s'agit d'un transfert thermique par conduction.

L'air et l'eau sont en contact à la surface de l'eau mais il s'agit d'un contact gaz-liquide. Il n'y a donc pas de transfert thermique par conduction.

Etape 5

Déterminer s'il y a un échange de matière important entre la source et le système

On détermine s'il y a un échange de matière important entre la source et le système. Il peut s'agir :

  • Du mouvement d'une masse liquide provenant de la source et allant vers le système ou inversement
  • Du mouvement d'une masse de gaz provenant de la source et allant vers le système ou inversement

Si c'est le cas, il s'agit d'un transfert thermique par convection.

Il y a un échange de matière entre l'air et l'eau de la piscine. Il s'agit d'un mouvement d'une masse d'air allant vers l'eau de la piscine.

Il y a donc un transfert thermique par convection.

Etape 6

Conclure en donnant le type de transfert thermique

On conclut en donnant le type de transfert thermique qui a lieu entre la source et le système. Il peut y avoir combinaison entre plusieurs types de transferts.

Le type de transfert thermique qui a lieu entre l'air et l'eau de la piscine est un transfert thermique par convection.

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