Influence de la surface sur la dissipation thermique

[EspaceNeutre]

Bonjour,

Je me pose une question assez basique en thermique.

Si on prend deux objets de même matériau et de même masse, mais avec des surfaces différentes (par exemple une plaque fine vs un bloc compact), est-ce que la dissipation de chaleur dépend uniquement de la surface d’échange ou aussi de la forme globale ?

Intuitivement j’aurais tendance à dire que la surface joue le rôle principal, mais je me demande si la distribution interne de la chaleur peut modifier le résultat.

Merci d’avance pour vos éclaircissements.
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[trebor]

Bonjour,

Je me pose une question assez basique en thermique.

Si on prend deux objets de même matériau et de même masse, mais avec des surfaces différentes (par exemple une plaque fine vs un bloc compact), est-ce que la dissipation de chaleur dépend uniquement de la surface d’échange ou aussi de la forme globale ?

Intuitivement j’aurais tendance à dire que la surface joue le rôle principal, mais je me demande si la distribution interne de la chaleur peut modifier le résultat.

Merci d’avance pour vos éclaircissements.

Bonjour,
C'est la surface d'échange avec l'extérieur qui modifie le temps pour le refroidissement par convection, pour une surface 2 fois plus grande le temps sera 2 fois plus court pour atteindre la température ambiante.

[SK69202]

Il me semble que la conduction de la chaleur dans le matériaux a une vitesse finie.
Le chemin que la chaleur doit parcourir depuis le centre d'un bloc compact est plus long que celui depuis le milieu de la lame de métal.

Donc je suis assez d'accord avec l'intuition, un bloc mettra un peu plus de temps à se refroidir, mais la preuve doit bien exister quelques part, j'ai pas cherché.

[Gwinver]

Tout ceci à situation équivalente, ce qui n'est pas évident entre un objet compact et une plaque.
Les faces verticales d'un cube tirent un meilleur bénéfice de la convection que les faces horizontales.
Pour la plaque, il faut considérer la position : verticale ou horizontale.
Après, avec la même masse, la surface d'échange est plus grande avec une plaque qu'avec un objet compact.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Biname]

Salut,
Si on veut voir l'évolution dans le temps et non les flux instantanés, il faut utiliser l'équation de la chaleur et surtout la résoudre
https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89..._de_la_chaleur
Les solutions numériques sont souvent assez simples.

Version plus rigoureuse de l'IA :
Pour modéliser l’évolution spatio-temporelle des températures, il est nécessaire de passer d'une approche locale (loi de Fourier) à l'équation de diffusion thermique. Contrairement à l'étude du régime stationnaire, la résolution du régime transitoire intègre la capacité thermique massique du matériau, définissant ainsi sa diffusivité. Si les solutions analytiques sont limitées à des géométries simples, la résolution par méthodes numériques (différences finies ou éléments finis) permet de traiter efficacement des conditions aux limites complexes.

[trebor]

Bonjour à tous,
Pour deux tôles de poids identique de un kilo mais d'on l'une a le double d'épaisseur, en étant à 100 degrés, la quelle des deux tôles sera plus rapidement à la température ambiante de 20 degrés et en combien de temps ?
Réponse de l'IA avec un exemple :
https://www.google.com/search?client...s+%3Flaquelle+

[Antoane]

Bonjour,

S'agit-il de refroidir un morceau de matière à une température initiale donnée (eg. sortie d'un four),
ou d'utiliser ce morceau de matière pour aider le refroidissement d'un (eg. refroidissement d'un CPU) ?

Dans le premier cas, on cherchera en gros à avoir la plus grande surface d'échange possible et d'avoir une forme "aérée" (cf. post #4)
Dans le second cas, il existe un optimal entre 1/ grande surface d'échange et 2/ capacité à transférer la chaleur depuis la source chaude jusqu'au extrémités du dissipateur - on pourrait eg. avoir des ailettes de refroidissement très grandes, mais si fines que la chaleur n'atteint pas les extrémités.

Il faudrait un peu mieux fixer les limites / "boundaries" de l`étude.