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1- Nommer et expliquer brièvement les trois modes de transferts

thermiques possible.

2- Dans le cas de la laine de verre, de quel mode de transfert

s'agit-il ? Octavie et Ernest décident de déterminer la résistance thermique Rth1 d'une surface S1 = 1,0 m² d'une laine de verre 1 d'épaisseur e1 =60 mm et la résistance thermique Rth2 d'une surface S2 = 1,5 m² d'une laine de verre 2 d'épaisseur e2 = 240mm.

Ernest mesure un flux thermique de 10W lorsque la différence de température entre les deux faces

de la laine de verre 1 est de 15°C.

Octavie soumet l'une des faces de la laine de verre 2 à une température TA = 10°C et l'autre face à

une température TB=30°C. Elle mesure une énergie transférée de 36kJ à travers la laine de verre 2

pendant une durée de 2,0 h.

On donne les relations suivantes : Φ=Q

Δtet ∣T1-T2∣=Φ×Rth3- Dans chacune de ces relations indiquer la signification de chaque terme et donner son unité.

4- Calculer la résistance thermique Rth1 de la laine de verre 1

5- Calculer la résistance thermique Rth2 de la laine de verre 2

Lorsqu'on parle d'isolation thermique, on indique souvent la valeur de la conductivité thermique

λd'un matériau. Cette grandeur est liée à la résistance thermique d'une paroi place de surface S et

d'épaisseur e par :

λ=e

S×Rthavec e en mètre, S en m² et Rth en K.W-1

6- Quelle est l'unité de la conductivité thermique ?

7- Calculer les conductivités thermiques respectives

λ1 et λ2des laines de verres 1 et 2.

8- Exprimer le flux thermique traversant une paroi en fonction de

λ, S, e et l'écart de température

entre les deux parois.

9- Comment le flux thermique évolue-t-il lorsque l'on double la surface S de laine de verre ?

10- Comment le flux thermique évolue-t-il lorsque l'on double l'épaisseur e de laine de verre ?

EXERCICE I : Un isolant : la laine de verre [ /5]

1- Les trois modes de transferts thermiques :

•par conduction : l'agitation thermique se fait de proche en proche dans la matière sans transfert de matière •par convection : l'agitation thermique se fait de proche en proche dans la matière avec déplacement de matière •par rayonnement : l'absorption ou l'émission de rayonnement modifie l'agitation thermique.

2- Dans le cas de la laine de verre le transfert se fait par conduction.

3- Φflux thermique en Watt Q : énergie thermique (chaleur) en

Joule Δt : durée en secondeT1 et T2 température sur chaque paroi (en Kelvin)

Rth : résistance thermique en K.W-1

4- Calcul de Rth1

Rth1=ΔT

Φ1=15

10=> Rth1 = 1,5 K.W-1

5- Calcul de Rth2

calcul du flux thermique : Φ2=Q

Δt=36×103

3600×2 Φ2=5 W calcul de Rth2

Rth2=ΔT

Φ2 =20

5 => Rth2 = 4 K.W-1 /0,75

/0,25 /0,75 /0,25 /0,5

6- unité de

λ [λ]=m

m2×K×W-1([λ]signifie unité deλ) unité de λ :

W.K-1.m-1

7- calcul de λ1

λ1=e1

S1×Rth1

=60×10-3

1×1,5=> λ1 = 40.10-3 W.K-1.m-1

calcul de λ2

λ2=e2

S2×Rth2

=240×10-3

1,5×4=> λ2 = 40.10-3 W.K-1.m-1

Rmq : λ1 et λ2 ont la même conductivité thermique, c'est le même matériau. /0,25 /0,25 /0,25

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