II. Étudier les transferts thermiques

À partir du Document ressource N°1:

1. Compléter le tableau suivant afin de définir les trois échelles de Relation de la température.

Unité de mesure	Symbole	Relation	θ d’ébullition de l’eau	θ de solidification de l’eau
Celsius	C	C = (°F – 32)/1,8	100	0
Fahrenheit		F = 32 + (1,8* °C)
Kelvin		K = °C + 273,15

2. Noter la relation entre les échelles Kelvin et Celsius.

3. Rechercher et indiquer le ou les modes de transfert thermique des différents instruments de mesure de température définis dans le tableau ci-contre.

Instrument de mesure		Mode de transfert thermique
Thermomètre à contact		..........................................................................................
Thermomètre d’ambiance		Convection
Thermomètre à distance		..........................................................................................
Solarimètre		..........................................................................................

Lors d’expérimentations précédentes, des relevés de température ont été réalisés sur un temps suffisamment long afin de constater un fléchissement de la montée en température (voir courbes ci-dessous).
 

En considérant que les échanges thermiques entre le banc d’essai et son environnement s’effectuent par conduction et en vous appuyant sur les formules scientifiques du document ressource N°1 :

4. Donner la relation entre la résistance thermique (en m².K.W^-1), le flux de chaleur et la surface.

 
5. Déterminer la relation entre la conductivité λ et la résistance thermique d’une paroi.

 

 
Sachant que la surface de transfert thermique du mur du banc d’essai est d’environ 0.0713 m² (0,31 * 0,23).

A. Mur en brique - courbe obtenue

6. A partir du graphique précédent et de la question 4, calculer la résistance thermique du mur en brique (on prend la courbe complète jusqu’à stabilisation).

7. Déterminer la conductivité thermique de la brique.

 

B. Mur en bois - courbe obtenue

8. Déterminer la résistance thermique du mur en bois.puis la conductivité thermique du mur en bois :

 
C. Comparaison des résultats

9. Reporter les différents résultats dans le tableau ci-dessous. Faites valider par un professeur.

Matériaux de construction	Résistance thermique R m².K.W-1	Conductivité thermique λ W.m-1.K-1
Brique
Bois
Ciment	0.023	1.05

10. Calculer le rapport des résistances thermiques entre les parois en brique creuse et en bois. Conclure.

11. Exprimer dans le tableau ci-après l’évolution des caractéristiques thermiques d’un matériau à fort pouvoir isolant.

	Résistance thermique	Conductivité thermique
Matériau à fort pouvoir isolant