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Les transferts thermiques (niveau Première)

Résumé du cours

I) ÉLEVATION DE LA TEMPERATURE D'UN CORPS

A) ÉLEVATION DE LA TEMPERATURE PAR UN TRAVAIL MECANIQUE

En fournissant un travail mécanique, James Prescott Joule parvient à augmenter la température de l'eau contenue dans une cuve.
Il utilise pour cela un dispositif qui transforme le mouvement de translation de deux masses en un mouvement de rotation des palettes brassant l'eau.

B) ÉLEVATION DE LA TEMPERATURE PAR UN TRANSFERT THERMIQUE

Transfert thermique par conduction et convection

Une élévation de température identique peut être obtenue en chauffant l'eau à l'aide d'une plaque électrique par exemple.
Ce mode de transfert d'énergie est un transfert thermique.
Il s'effectue par la mise en contact de deux systèmes matériels de températures différentes et peut se produire sans déplacement de matière (dans le cas d'une conduction thermique) ou avec un déplacement de matière (dans le cas d'une convection thermique).

Transfert thermique par rayonnement

En exposant de l'eau aux rayons du Soleil, on observe à nouveau une variation de température.
Elle est due à un transfert thermique de l'énergie, qui s'effectue à distance et que l'on nomme rayonnement.

Conclusion

Par un transfert thermique, il est possible d'obtenir une élévation de température identique à celle obtenue par un travail mécanique.
Remarque : on regroupe les deux modes de transfert thermique (par conduction ou par convection) sous l'appellation « transfert thermique ».
Le transfert thermique par rayonnement est alors simplement appelé « rayonnement ».

II) EXEMPLES DE TRANSFERTS THERMIQUES

A) TRANSFERT THERMIQUE PAR CONDUCTION ET CONVEXION

Quand on met en contact deux morceaux de fer de températures différentes, les températures de chaque morceau évoluent jusqu'à atteindre une température intermédiaire, dont la valeur dépend des masses en présence.
Du café chaud laissé à l'air ambiant voit sa température diminuer.
La vitesse du refroidissement est plus importante s'il est servi dans un récipient métallique plutôt que dans un récipient en porcelaine ou en matière plastique ()

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