Thermodynamique : transferts thermiques. Tome 3
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Les transferts thermiques sont des transferts d’énergie entre systèmes faisant intervenir spécifiquement des processus microscopiques : les atomes vibrent et se déplacent, émettent et absorbent des photons.
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Rubrique :
Mécanique – Physique
ISBN :
9782383951094
Référence :
2109
Année de parution :
2024
Le mot chaleur est un des mots les plus riches de la langue française, englobant à la fois des notions physiques, émotionnelles, voire sensuelles. Pour nos applications à la physique, sans renoncer à la poésie de notre langue, nous remplacerons préférentiellement ce mot « chaleur » par l’expression « transfert thermique », totalement équivalente et dépourvue d’ambiguïté.
Les transferts thermiques sont des transferts d’énergie entre systèmes faisant intervenir spécifiquement des processus microscopiques : les atomes vibrent et se déplacent, émettent et absorbent des photons. Nous distinguerons des transferts thermiques par conduction, par convection et par rayonnement. Ce sont là les trois mots-clés de ce livre qui en définissent les trois chapitres.
La lecture préalable des tomes 1 et 2 de la même série d’ouvrages de thermodynamique est nécessaire pour profiter pleinement de ce troisième tome dont la présentation est également destinée à des lecteurs possédant le bagage scientifique des enseignements du second degré.
| Référence : | 2109 |
| Nombre de pages : | 184 |
| Format : | 16x24 cm |
| Reliure : | Broché |
| Rôle | |
|---|---|
| Le Hir Jean | Auteur |
| Kraemer Jean-Christophe | Directeur de Collection |
Chapitre 9. Diffusion thermique
9.1. Loi de Fourier
a. Conjecture mathématique de Fourier
b. Loi phénoménologique de Fourier
c. Analogie avec les lois d’Ohm et de Fick
d. Limites de validité de la loi de Fourier
9.2. Différents aspects de la diffusion thermique
a. Diffusion thermique dans les fluides
b. Diffusion thermique dans les solides
9.3. Équation de la diffusion thermique
a. Bilan d’énergie
b. Équation de la chaleur
c. Irréversibilité de la diffusion thermique
d. Analyse dimensionnelle
9.4. Étude d’une égalisation thermique
a. Le problème de l’anneau d’ancrage
b. Solutions harmoniques
c. La conjecture de Fourier
d. Méthode de résolution par décomposition de Fourier
9.5. Régime forcé continu
a. Régimes forcés, présence de thermostats
b. Résistance thermique
9.6. Régime forcé sinusoïdal
a. Sources d’énergie de températures variables
b. Ondes planes de diffusion harmonique
9.7. Température de contact, effusivité
a. La fonction d’erreur
b. Transfert thermique par contact
c. Effusivité thermique
Énoncés des exercices du chapitre 9
9.1. Chauffage d’un local
9.2. Étude d’un vitrage isolant
9.3. Conduction thermique entre deux sphères
9.4. Analogie entre la conduction thermique et l’électrostatique
9.5. Propagation d’un « mur » de température
9.6. Conduction thermique en régime sinusoïdal permanent
9.7. Échauffement d’un « huit » descendeur lors d’un rappel
Solutions des exercices du chapitre 9
Chapitre 10. Convection thermique
10.1. Divers régimes convectifs
a. Convection naturelle versus convection forcée
b. Écoulement laminaire versus écoulement turbulent
10.2. Bilan énergétique dans un fluide incompressible
a. Sources d’énergie volumique interne
b. Conséquence de la convection
10.3. Transfert conducto-convectif solide-fluide
a. Étude expérimentale
b. Étude théorique
c. Loi de Newton
Énoncés des exercices du chapitre 10
10.1. Transition laminaire-turbulent
10.2. Croissance lente d’une couche de glace
10.3. Étude d’un vitrage isolant (suite)
10.4. Évolution thermique d’un fil électrique
10.5. Ailette de refroidissement
10.6. Protection électrique par fusible
Solutions des exercices du chapitre 10
Chapitre 11. Rayonnement thermique
11.1. Interactions rayonnement-matière
a. Fraunhofer, l’invention de la spectroscopie
b. Kirchhoff, le concept de « corps noir »
11.2. Étude thermodynamique du corps noir
a. Loi expérimentale de Stefan
b. Démonstration de Boltzmann
c. Lois expérimentales de Wien
d. Contribution de Rayleigh
11.3. La théorie des quanta de Max Planck
a. Loi de Planck
b. Implications des lois de Wien et de Rayleigh-Jeans
c. Implication de la loi du déplacement de Wien
d. Implication de la loi de Stefan
e. Énergies volumiques spectrales du rayonnement thermalisé
11.4. Exemples d’applications en astronomie
a. L’étoile Soleil
b. Magnitude des étoiles
c. La température de la Terre
Annexe mathématique
Énoncés des exercices du chapitre 11
11.1. Étude d’un vitrage isolant (suite et fin)
11.2. Effet de serre
11.3. Loi de Lambert
11.4. Théorie cinétique du gaz de photons
11.5. Le fond diffus cosmologique
11.6. La couleur des étoiles
Solutions des exercices du chapitre 11
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