1 Le point sur le vocabulaire: diffusion, convection, conduction déplacement de mati`ere entraˆıné par le milieu fluide ou par une différence de potentiel dans
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2 4 Exemples de résolution de l'équation de la chaleur en conduction La convection naturelle: lorsqu'il existe une différence de température entre deux
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1 avr 2010 · Les mêmes processus de conduction et de convection se produisent dans les entre la différence de température et le flux thermique : 2 1 2
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TransfertsResume de cours1 Le point sur le vocabulaire: diusion, convection, conduction Untransfert, de matiere ou de chaleur , peut se faire sous deux processus dierents : ladiusionou laconvection.
Le terme deconductionest delicat d'emploi car il s'applique tant^ot a la diusion tant^ot a la convection.
Si on peut il est preferable de l'eviter.
Ladiusionsans qualicatif est un terme trop general. La physique distingue quatre phenomenes de diusion : {la propagation des ondes lorsque celles-ci rencontrent un obstacle : diusion de la lumiere par la poussiere, diusion Rayleigh (i.e. interaction de l'onde avec l'electron) {ladiusion de matiereou transfert de matiere {ladiusion thermiqueou transfert de chaleur sans deplacement de matiere {la deviation d'une particule chargee lors d'une interaction electrostatique : diusion de Rutherford (i.e. deviation d'un faisceau d'ions HeliumHe2+par des noyaux d'or)Ladiusion de matiere
{designe la tendance naturelle d'un systeme arendre homogenela concentration . {sous l'eet de l'agitation thermique on observe un deplacement des particules des zones de fortes concentrations vers celles de faibles concentrations. Ladiusion thermique(appelee aussiconduction thermique) {designe la tendance naturelle d'un systeme arendre homogenela temperature. {l'agitation thermique se transmet de proche en proche : une particule cede une partie de son energie cinetique a sa voisine, (ou sa vibration se ralentit au prot de la vibration de sa voisine). La diusion thermique se faitsans deplacement appreciable de matiere. Laconvection de matiere(appele aussiconductiondans le cas de charges) {deplacement de matiereentra^nepar le milieu uideou par une dierence de potentiel dans le cas de matiere chargee. Ce deplacement n'est alors pas d^u a une inhomogenete de concentrations. Exemple-1 : des bouchons de liege regulierement repartis a la surface d'une riviere sont entra^nes par le courant de celle-ci : c'est un mouvement de convection. Exemple-2 : des electrons sont acceleres par une dierence de potentiel : c'est un mouvement de convection appele aussi courant de conduction electrique.Laconvection thermique
{designe la tendance naturelle d'un systeme arendre homogenela temperature. { avec deplacement de matiere; la matiere doit donc ^etre uide et non solide. Durant la cuisson des p^ates, l'eau se met en mouvement spontanement, les groupes de particules proches du fond de la casserole sont chaues , se dilatent et deviennent moins denses et montent. Ceux de la surface sont refroidis par le contact air moins chaud, se contractent , gagnent en densite et plongent. Le transfert thermique est dans ce cas plus ecace que la diusion thermique.Physique PC*
TransfertsResume de cours2 Diusion de particules
Ladensite volumique de particules:n(M;t) caracterise le nombre de particules par unite de volume.Un volume innitesimaldcontient alors
dN(M;t) =n(M;t)d Le vecteurdensite de courant de particulesest tel que le nombre de particules traversant une surface orienteedSpendant une dureedtvaut :N=~jn:~S dt=dt
La conservation du nombre de particules se traduit par l'equation locale de diusion: @n@t +div~jn= 0La loi de Fick s'ecrit :
~jn=D~gradnLes deux donnent l'equation de diusion :
@n@t =Dn On en deduit le lien entre distance et duree caracteristiques d'un phenomene diusif: =pD3 Diusion thermique
Le vecteurdensite de courant thermiqueest tel que le transfert thermique (ou chaleur) traversant une surface orientee~Spendant une dureedtvaut :Q=~jQ:~S dt=Pthdt
Le premier principe se traduit par l'equation locale de diusion: c @T@t +div~jQ= 0La loi de Fourier s'ecrit :
~jQ=~gradTLes deux donnent l'equation de diusion :
@T@t =DthT On en deduit le lien entre distance et duree caracteristiques d'un phenomene de diusion thermique: =pD thPhysique PC*
TransfertsResume de cours4Rappels de conduction electriqueLe vecteurdensite de courant electriqueest tel que la charge traversant une surface orientee~Spendant
une dureedtvaut : dq=~j:~S dt=idt