THEME TRANSFERT DE CHALEUR PAR CONDUCTION

« REPUBLIQUE DU BENIN *=*=*=*=*=* MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE *=*=*=*=*=* TRANSFERT DE CHALEUR THEME TRANSFERT DE CHALEUR PAR CONDUCTION Réalisateur : ADOMOU Wenceslas Année Académique :2023-2024 PLAN Introduction.............................................................................................................................................

3 I. Transfert de chaleur par conduction ...............................................................................................

3 A. Définition du transfert de chaleur par conduction .....................................................................

3 B. Importance du phénomène dans la vie quotidienne et dans divers domaines ..........................

3 II. III. IV. Explication du processus de conduction thermique .......................................................................

3 A. Définition de la conduction thermique: ..................................................................................

3 B. Rôle des particules dans le transfert de chaleur: ....................................................................

3 Loi de Fourier...............................................................................................................................

4 A. Présentation de la loi de Fourier: ........................................................................................

4 B. Équation mathématique associée à la conduction thermique: ..........................................

4 C. Facteurs influençant le transfert de chaleur par conduction selon la loi de Fourier: .........

5 IV.

Conducteurs et isolants thermiques ......................................................................................

5 A.

Différence entre conducteurs et isolants thermiques: ...................................................

5 B.

Exemples de matériaux avec leurs coefficients de conductivité thermique: .................

6 C.

Importance de choisir le bon matériau dans certaines applications: .............................

6 V. Applications pratiques .....................................................................................................................

7 VI. Facteurs affectant la conduction thermique ...............................................................................

8 CONCLUSION .........................................................................................................................................

10 Introduction Le transfert de chaleur, un phénomène omniprésent dans notre quotidien, joue un rôle fondamental dans divers aspects de la vie moderne.

Parmi les modes de transfert de chaleur, la conduction thermique se distingue par sa subtilité et son importance dans le fonctionnement de nombreux systèmes.

Dans cette présentation, nous plongerons dans le monde fascinant du transfert de chaleur par conduction, explorant ses mécanismes fondamentaux, ses applications pratiques et son impact sur notre vie quotidienne. I.

Transfert de chaleur par conduction A.

Définition du transfert de chaleur par conduction La conduction thermique, souvent désignée simplement comme la conduction, est le processus par lequel la chaleur est transférée à travers un matériau sans déplacement apparent de matière. À l'échelle microscopique, ce phénomène repose sur les interactions énergétiques entre les particules constitutives du matériau, que ce soit dans un solide, un liquide ou un gaz. B.

Importance du phénomène dans la vie quotidienne et dans divers domaines La conduction thermique est omniprésente dans notre quotidien, depuis la sensation de chaleur ressentie lors du toucher d'une surface métallique au chauffage des habitations en passant par la dissipation de la chaleur générée par les composants électroniques.

De plus, son rôle est critique dans des domaines tels que l'ingénierie, la science des matériaux, et même la conception de technologies de pointe. II.

Explication du processus de conduction thermique A.

Définition de la conduction thermique: La conduction thermique est un mode de transfert de chaleur qui se produit au sein d'un matériau ou entre des matériaux en contact direct.

Elle résulte du mouvement aléatoire des particules constitutives du matériau, telles que les atomes, les molécules ou les électrons.

Lorsqu'une partie du matériau est chauffée, les particules adjacentes absorbent de l'énergie thermique et commencent à vibrer de manière plus intense.

Ces vibrations se propagent à travers le matériau, transférant ainsi l'énergie thermique d'une région à une autre. B.

Rôle des particules dans le transfert de chaleur: Les particules constitutives d'un matériau, qu'elles soient atomes, molécules ou électrons, jouent un rôle crucial dans le transfert de chaleur par conduction.

Lorsqu'une source de chaleur est appliquée à une extrémité du matériau, les particules absorbent cette énergie thermique.

En réaction, elles augmentent leur agitation thermique en vibrants plus intensément.

Ces vibrations sont transmises de proche en proche aux particules adjacentes.

Ainsi, l'énergie thermique se propage à travers le matériau, créant un flux de chaleur.

Le mouvement des particules est essentiel dans ce processus, car c'est lui qui permet le transfert d'énergie thermique sans que les particules elles-mêmes se déplacent de manière significative. Ce processus de conduction thermique est largement observé dans des matériaux solides tels que les métaux, où la présence d'électrons libres contribue à une bonne conductivité thermique. La compréhension de ces mécanismes fondamentaux est cruciale pour saisir les concepts plus avancés liés à la conduction thermique, tels que la loi de Fourier et les facteurs influençant ce processus. III. Loi de Fourier A.

Présentation de la loi de Fourier: La loi de Fourier, énoncée par le physicien français Joseph Fourier, est un principe fondamental régissant le transfert de chaleur par conduction.

Elle établit une relation mathématique entre le flux de chaleur à travers un matériau, la conductivité thermique de ce matériau, et le gradient de température à travers le matériau. Selon la loi de Fourier, le flux de chaleur (q) à travers une section transversale d'un matériau est proportionnel à la différence de température (dT) de part et d'autre de la section, et inversement proportionnel à la distance (dx) entre ces deux points.

Mathématiquement, cela peut être exprimé par l'équation: Cette équation permet de quantifier le transfert de chaleur à travers un matériau en fonction de ses propriétés thermiques et des conditions de température. B.

Équation mathématique associée à la conduction thermique: L'équation mathématique associée à la conduction thermique selon la loi de Fourier permet de calculer le flux de chaleur dans un matériau donné, en tenant compte de sa conductivité thermique et du gradient de température.

Cette équation constitue un outil essentiel dans l'analyse et la conception de systèmes impliquant le transfert de chaleur par conduction. C.

Facteurs influençant le transfert de chaleur par conduction selon la loi de Fourier: Les variables impliquées dans l'équation de la loi de Fourier influent directement sur le processus de conduction thermique.

Certains de ces facteurs comprennent: ❖ Conductivité thermique (k): La capacité d'un matériau à conduire la chaleur, déterminée par ses propriétés moléculaires.

Les matériaux avec une conductivité thermique plus élevée transfèrent mieux la chaleur. ❖ Gradient de température (dx/dT): La variation de température par unité de distance.

Un gradient plus élevé induit un flux de chaleur plus important. ❖ Aire de la section transversale (A): La surface à travers laquelle la chaleur se propage.

Une plus grande surface favorise un transfert de chaleur accru. La compréhension de ces facteurs est cruciale pour manipuler et optimiser le transfert de chaleur par conduction dans diverses applications.

La loi de Fourier fournit ainsi un cadre théorique essentiel pour l'analyse et la conception dans le domaine du transfert de chaleur. IV. Conducteurs et isolants thermiques A.

Différence entre conducteurs et isolants thermiques: Les conducteurs thermiques et les isolants thermiques se distinguent par leur capacité à transférer ou à limiter le transfert de chaleur, respectivement. ❖ Conducteurs thermiques: Les conducteurs thermiques sont des matériaux qui permettent un transfert efficace de chaleur. Ils ont une conductivité thermique (k) élevée, ce qui signifie qu'ils facilitent le déplacement rapide de l'énergie thermique à travers eux.

Les métaux, tels que l'aluminium et le cuivre, sont des exemples de bons conducteurs thermiques. ❖ Isolants thermiques: Les isolants thermiques, au contraire, sont des matériaux qui limitent le transfert de chaleur.

Ils ont une conductivité thermique relativement basse, ce qui les rend moins aptes à conduire la chaleur.

Des matériaux comme la laine de verre, la mousse plastique et l'argile expansée sont des exemples d'isolants thermiques. B.

Exemples de matériaux avec leurs coefficients de conductivité thermique: Présenter quelques exemples de matériaux avec leurs coefficients de conductivité thermique peut aider à visualiser la gamme de propriétés thermiques des matériaux couramment utilisés. Cuivre: Conductivité thermique (k): Environ 400W/m.K Le cuivre est largement utilisé dans les applications nécessitant un transfert rapide de chaleur, comme les composants électroniques et les systèmes de refroidissement. Laine de verre: Conductivité thermique (k): Environ 0.04W/m⋅K La laine de verre est un isolant thermique fréquemment employé dans la.... »