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« Introduction aux transferts thermiques/Modes de transfert de chaleur » : différence entre les versions

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On a vu au chapitre précédent la formalisation mathématique générale des transfertstransfert thermique : l'équation de la chaleur. On va s'intéresser ici auaux différentesdifférents phénomènes qui conduisent à des transferts de chaleurs, et leur traduction en densité de flux de chaleur <math>\varphi</math>.
 
== Les trois modes de transferts principaux ==
 
OnImaginons considèreun lessystème facessolide d'undont systèmetrois quifaces sont soumises à différentes conditions :très différentes.
 
* LaUne première face est uneen interfacecontact avec un autre solide extérieur au système. LeL'échange systèmed'énergie considéréthermique etse cefait solide extérieur peuvent échanger de la chaleur au travers de cette face, on parle dans ce cas depar '''conduction.'''.
* LaUne deuxième face est baignée par un fluide en mouvement. OnLe désignetransfert les échanges de chaleurthermique se produisant entre le fluide et la structureproduit par le terme de '''convection'''.
* LaUne troisième face est en vis-à-vis avec un solidesystème à température élevée, mais sans contact entre les deux. Le mode de transfert de chaleur à distance entre les deux solidessystèmes séparés par un milieu transparent est appelé '''rayonnement'''.
 
Les paragraphes suivants vontproposent donnerune unbrève bref aperçuintroduction de ces trois modes de transfert.
 
== La conduction ==
 
Le transfert de chaleurthermique par conduction se produit au sein d'un systèmesolide matérielou entre deux solides en contact lorsque celui-cise présente un gradient de température. CPuisqu'estil lan'y a pas de déplacement de manifestationmatière au niveau macroscopique, desl'énergie transportsthermique locauxest dl'énergie parcinétique leset porteurspotentielle élémentairesde vibration des particules microscopiques (atomes, molécules, électrons,) etcqui constituent le ou les solides.) Les zones à haute température vibre davantage et plus vite que les zones à basse température.<br />L'énergie est transférée spontanément des zones chaudes vers les zones froide selon un processus de diffusion décrit par la loi de Fourier :
: <math>\overrightarrow{\varphi_{cd}} = - \lambda \overrightarrow{\nabla}T</math>
 
 
 
 
C'est la manifestation au niveau macroscopique des transports locaux d'énergie par les porteurs élémentaires (molécules, électrons, etc.).<br />
La valeur du vecteur densité de flux de chaleur en un point M d'un système matériel associé à la conduction est la suivante :
<div style="text-align: center;"><math>\vecoverrightarrow{\varphi^varphi_{cd}} = - \lambda (T) \vecoverrightarrow{\nabla}T</math></div>
La variable <math>\lambda</math> est nommée '''conductivité thermique''', et est une propriété intrinsèque du milieu matériel.<br />
Cette loi, dite loi de Fourier, est la manifestation au niveau local du
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Lorsqu'un fluide est en contact avec un solide, et que les deux corps ont des températures différentes, un échange de chaleur entre les deux se produit. Ce mode de transfert de chaleur est nommé convection.
La valeur de la densité sclaire de flux de chaleur ''entrant'' en un point M de l'interface associée à la convection est la suivante :
<div style="text-align: center;"><math>\varphi^varphi_{cv} = h (T_f - T_p)</math></div>
<math>T_f</math> désigne la température caractéristique du fluide au point M et sera discutée dans la [[Convection|leçon]] dédiée à la convection. <math>T_p</math> désigne la température de la paroi au point M, et h est nommé '''coefficient de convection'''.<br />
h dépend des propriétés physiques du fluide (densité, viscosité, etc.), mais également de façon importante des propriétés de l'écoulement, de l'état de surface de la paroi solide, etc. La détermination de h sera également discutée dans la leçon sur la convection.
Récupérée de « https://fr.wikiversity.org/wiki/Introduction_aux_transferts_thermiques/Modes_de_transfert_de_chaleur »