Thermique de base

[invite89b95c9c]

Bonjour à tous,

Je me posais une question qui peut paraître assez bête...

Voilà, imaginons un cube fait dans un certain matériau homogène, dans lequel on met une résistance chauffante qui dissipe de la chaleur. Et on insère ce cube d'un certain matériau dans un écoulement d'air à -30°C par exemple (ou autre peu importe, une température froide en tout cas).

Quelle propriété physique intrinsèque au matériau va faire qu'il est plus ou moins refroidit en régime permanent par l'écoulement d'air.

Par ex:

Matériau 1: on injecte 50W à l'aide de la R chauffante à l'intérieur, et il atteint 100°C de température de surface en un point donné en régime permanent.

Matériau 2: on injecte 50W aussi, mais il atteint 70°C en surface, en ce même point géométrique en régime permanent.

Quelle propriété fait que le matériau 2 est plus refroidi que le matériau 1 ? (propriété de type conductivité thermique ou autre...)

Merci d'avance,

tibmaster
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[invite43d7aaf9]

Pour moi ça dépend effectivement de la conductivité du matériau, mais également du coefficient de convection de l'air, mais après je ne connais de la thermique que ce que j'ai lu à droite a gauche...

[invite89b95c9c]

Oui, mais pour ce qui est de la convection, dans les deux cas on a la même configuration puisque les deux matériau sont strictement soumis au même écoulement.

Et je me posais la question, car pour moi la conductivité thermique, régis seulement la quantité d'énergie qui se transmet de proche en proche au sein d'un même matériau, et pas entre un fluide et un matériau par exemple...

Et pourtant, c'est ce qui dois jouer tout de même...

[invitecaafce96]

Bonjour,
Pour le cube ,cela dépend de la conductivité thermique du matériau et du coefficient de transfert thermique de la surface d'échange , si vous imaginez la surface bien polie ,
ou au contraire rugueuse comme de minuscules ailettes de refroidissement , l'échange sera différent .

[A voir en vidéo sur Futura]

[invited9b9018b]

Bonjour,

Le coefficient de convection définit la quantité de chaleur échangée entre une paroi et un fluide par unité de surface et de température.
Il dépend de la nature du fluide et de l'écoulement.

Cette puissance échangée est donc proportionnelle à ce coefficient usuellement noté h et aussi à la différence de température entre le fluide et la paroi.
Or cette puissance tend bien sur à rapprocher ces deux températures : si par exemple le fluide est plus froid que la paroi alors la température va localement diminuer et devenir un peu plus basse que la température un peu plus "loin" dans le matériau. Comme l'écart entre la température de surface et la température du fluide diminue la puissance échangée aussi et donc le refroidissement ralenti. Mais puisque la température n'est plus homogène dans le matérieu alors il y a des échanges de conduction à l'intérieur et l'intensité de ces échanges va avoir un impact sur le temps de refroidissement.

Une fois l'équilibre atteint c'est différent. (et pas forcément évident). Puisqu'il y a des flux de chaleur (convection et ici chauffage interieur) alors il y a aussi de la conduction de sorte à ce que tout soit stationnaire. Mais ici on peut dire qu'à l'équilibre ou S est la surface du matériau et P vaut 50 W puisqu'il y a équilibre. Donc, si vriament le fluide au contact est un bon thermostat, cela fixe la température en surface et a priori indépendamment du matériau.

Si vous constatez une différence, je dirai a priori que cela est du soit à une constante h un peu différence (cf post de catmandou, des facteurs peuvent influencer l'écoulement) ou au rayonnement thermique qui diffère d'un matériau à un autre.

A+

[invite43d7aaf9]

Convection, conduction, même combat, transmission de l'énergie de proche en proche (en milieux respectivement fluide et solide). Si vous fixez la convection, il n'y a plus que la conduction qui compte selon moi, mais encore une fois, je ne m'y connais pas...
À l'interface c'est également une transmission de proche en proche, entre deux phases, et pour le coup, il me semble que c'est la convection qui régit la rapidité avec laquelle la chaleur s'évacue.