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La science des transferts thermiques est une approche phénoménologique des échanges de chaleur au sens thermodynamique du terme. Elle est en lien direct avec la [[Département:Thermodynamique|thermodynamique]], et se rapproche notamment de la [[Département:Mécanique des fluides|mécanique des fluides]] et de l'[[Département:Électromagnétisme et électricité|électromagnétisme]].
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= Echange de chaleur =
== Échange de chaleur ==

Un échange de chaleur est une notion non intuitive.
Un échange de chaleur est une notion non intuitive.
En pratique, on le définira par ce qu'il n'est pas :
En pratique, on le définira par ce qu'il n'est pas :

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Un échange de chaleur est un échange d'énergie qui n'est pas sous la forme d'un travail mécanique.}}
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Cette leçon donne un aperçu des différents modes possibles d'échange de chaleur.
Cette leçon donne un aperçu des différents modes possibles d'échange de chaleur.


= Système et échange de chaleur =
== Système et échange de chaleur ==

De même que pour un problème thermodynamique, il convient avant toute considération sur les transferts thermiques de définir le [[Notions_de_thermodynamique/Système_thermodynamique|système]] sur lequel on travaille.<br>
De même que pour un problème thermodynamique, il convient avant toute considération sur les transferts thermiques de définir le [[Notions_de_thermodynamique/Système_thermodynamique|système]] sur lequel on travaille.<br />
Dans un premier temps, considérons un système fermé, sur lequel n'intervient aucun échange d'énergie sous forme de travail, et qui reçoit la quantité d'énergie &delta;Q pendant la durée dt.<br>
Dans un premier temps, considérons un système fermé, sur lequel n'intervient aucun échange d'énergie sous forme de travail, et qui reçoit la quantité d'énergie δQ pendant la durée dt.<br />
Le premier principe de la thermodynamique donne alors la relation suivante <math>\frac{{\rm d}H}{{\rm d}t} = \frac{{\delta}Q}{{\rm d}t}</math>, avec H enthalpie du système.<br>
Le premier principe de la thermodynamique donne alors la relation suivante <math>\frac{{\rm d}H}{{\rm d}t} = \frac{{\delta}Q}{{\rm d}t}</math>, avec H enthalpie du système.<br />

== Vecteur densité de flux de chaleur ==


= Vecteur densité de flux de chaleur =
Le terme de droite <math>\frac{{\delta}Q}{{\rm d}t}</math> exprime la puissance entrant dans le système.
Le terme de droite <math>\frac{{\delta}Q}{{\rm d}t}</math> exprime la puissance entrant dans le système.

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On définit un champ '''vectoriel''' <math>\vec{\varphi}\,</math> appelé vecteur densité de flux de chaleur, tel que l'on ait pour tout système sans source locale de chaleur :
On définit un champ '''vectoriel''' <math>\vec{\varphi}\,</math> appelé vecteur densité de flux de chaleur, tel que l'on ait pour tout système sans source locale de chaleur :
<math>\frac{{\delta}Q}{{\rm d}t}=\iint_S \vec{\varphi}\cdot \vec n\,\mathrm dS</math>, où S désigne la surface externe du système, et <math>\vec n</math> est la normale unitaire sortante à cette surface.<br>
<math>\frac{{\delta}Q}{{\rm d}t}=\iint_S \vec{\varphi}\cdot \vec n\,\mathrm dS</math>, où S désigne la surface externe du système, et <math>\vec n</math> est la normale unitaire sortante à cette surface.<br />
L'unité SI de <math>\vec{\varphi}\,</math> est le W/m<sup>2</sup>.
L'unité SI de <math>\vec{\varphi}\,</math> est le W.m<sup>-2</sup>.
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<math>\vec{\varphi}\,</math> représente la '''quantité''' et la '''direction''' dans laquelle l'énergie est transférée sous forme de chaleur en un point.
<math>\vec{\varphi}\,</math> représente la '''quantité''' et la '''direction''' dans laquelle l'énergie est transférée sous forme de chaleur en un point.


= Sclaire densité de flux de chaleur =
== Scalaire densité de flux de chaleur ==

La plupart du temps, on ne s'intéresse au vecteur densité de flux de chaleur qu'à la frontière d'un système donné.
La plupart du temps, on ne s'intéresse au vecteur densité de flux de chaleur qu'à la frontière d'un système donné.
Par conséquent, on dégrade souvent l'information correspondant en un champ '''scalaire''' densité de flux de chaleur <math>{\varphi}\,</math>, tel que en un point de la surface externe, on ait <math>{\varphi} = \vec{\varphi}\cdot \vec n\,</math>
Par conséquent, on dégrade souvent l'information correspondant en un champ '''scalaire''' densité de flux de chaleur <math>{\varphi}\,</math>, tel que en un point de la surface externe, on ait <math>{\varphi} = \vec{\varphi}\cdot \vec n\,</math>


= Equation de la chaleur, partie 1 =
== Équation de la chaleur, partie 1 ==

Si V désigne le volume du système, la variation d'enthalpie peut s'écrire ainsi :
Si V désigne le volume du système, la variation d'enthalpie peut s'écrire ainsi :
<math>\frac{{\rm d}H}{{\rm d}t} = \frac{{\rm d}}{{\rm d}t} \iiint_V {\rho} h\, \mathrm dV
<math>\frac{{\rm d}H}{{\rm d}t} = \frac{{\rm d}}{{\rm d}t} \iiint_V {\rho} h\, \mathrm dV
Le théorème de Green donne alors le résultat suivant :
Le théorème de Green donne alors le résultat suivant :

[[Catégorie:Introduction aux transferts thermiques]]

Version du 5 août 2008 à 13:40

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Concepts généraux
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La science des transferts thermiques est une approche phénoménologique des échanges de chaleur au sens thermodynamique du terme. Elle est en lien direct avec la thermodynamique, et se rapproche notamment de la mécanique des fluides et de l'électromagnétisme.


Échange de chaleur

Un échange de chaleur est une notion non intuitive. En pratique, on le définira par ce qu'il n'est pas :


Cette leçon donne un aperçu des différents modes possibles d'échange de chaleur.

Système et échange de chaleur

De même que pour un problème thermodynamique, il convient avant toute considération sur les transferts thermiques de définir le système sur lequel on travaille.
Dans un premier temps, considérons un système fermé, sur lequel n'intervient aucun échange d'énergie sous forme de travail, et qui reçoit la quantité d'énergie δQ pendant la durée dt.
Le premier principe de la thermodynamique donne alors la relation suivante , avec H enthalpie du système.

Vecteur densité de flux de chaleur

Le terme de droite exprime la puissance entrant dans le système.


représente la quantité et la direction dans laquelle l'énergie est transférée sous forme de chaleur en un point.

Scalaire densité de flux de chaleur

La plupart du temps, on ne s'intéresse au vecteur densité de flux de chaleur qu'à la frontière d'un système donné. Par conséquent, on dégrade souvent l'information correspondant en un champ scalaire densité de flux de chaleur , tel que en un point de la surface externe, on ait

Équation de la chaleur, partie 1

Si V désigne le volume du système, la variation d'enthalpie peut s'écrire ainsi : <math>\frac{{\rm d}H}{{\rm d}t} = \fracModèle:\rm d{{\rm d}t} \iiint_V {\rho} h\, \mathrm dV Le théorème de Green donne alors le résultat suivant :