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Exercices transfert thermique

EXERCICE On considère une tige en aluminium de longueur L cm de section S cm possédant une conductivité thermique ? W m- K- et une résistivité électrique de cm Cette tige enrobée par un isolant supposé parfait a ses extrémités maintenues respectivement à C et C isolant T T C C x L cm a Déterminer la résistance électrique et thermique du dispositif b En régime permanent déterminer e vecteur gradient de température sens et norme dans la tige c Le ux de chaleur en W d La température T de la tige à cm de son extrémité froide EXERCICE En général lorsqu'une substance échange de la chaleur avec son environnement elle subit une variation de température Toutefois dans certaines situations l'échange de chaleur n'entra? ne pas de variation de température Cela se produit chaque fois que les propriétés physiques de la substance sont modi ?ées et passent d'une forme à une autre c'est ce que l'on nomme le changement de phase dont les exemples les plus courants sont la transformation du solide en liquide fusion du liquide en gaz vaporisation et le changement d'un solide en une structure cristalline Tous ces changements de phase se traduisent par une variation de l'énergie interne L'énergie requise au cours du processus est appelée chaleur de transformation La quantité de chaleur nécessaire pour qu'une masse m de substance pure change de phase est donnée par Q mL L étant la chaleur latente chaleur cachée de la substance qui dépend du type de changement de phase et des propriétés de la substance en cause Le terme chaleur latente de fusion Lf s ? applique au changement de la phase solide à la phase liquide et la chaleur latente de vaporisation Lv est la chaleur latente correspondant au changement de la phase liquide à la phase gazeuse On peut se représenter les changements de phase comme des réarrangements moléculaires attribuables à un apport ou à une perte de chaleur Considérons d'abord le passage de la phase liquide à la phase gazeuse En phase liquide les molécules sont rapprochées et leurs interactions sont plus fortes qu'en phase gazeuse o? elles sont éloignées les unes des autres Il faut donc accomplir du travail sur le liquide pour surmonter l'attraction intermoléculaire et pour éloigner les molécules les unes des autres Durant ce processus l'énergie cinétique moyenne des molécules et la température ne varient pas Philippe ROUX ? http rouxphi perso cegetel net CDe même au point de fusion d'un solide nous pouvons imaginer que l'amplitude de la vibration des atomes autour de leur position d'équilibre su ?t à surpasser les forces d ? attractions qui les reliaient L'énergie thermique nécessaire à la fusion complète d'une masse donnée d'un solide est égale à la quantité de travail qu'il faut accomplir pour rompre les liens intermoléculaires et pour transformer la masse d'une structure ordonnée phase solide à un état désordonné phase liquide La distance moyenne entre les atomes étant beaucoup plus grande en phase gazeuse qu'en phase liquide ou solide