Dix questions pour tester ta maîtrise des transferts thermiques : modes de transfert, flux, résistance thermique, constante de temps et rayonnement. Choisis une seule réponse puis lis l’explication.
Questions répondues : 0/10 · Bonnes réponses : 0
-
Quel mode de transfert thermique peut se propager dans le vide ?
Le rayonnement est porté par des ondes électromagnétiques : aucun milieu matériel n’est nécessaire, contrairement à la conduction et à la convection.
-
Dans quelle unité s’exprime le flux thermique ?
Le flux est une énergie par unité de temps : 1 W = 1 J·s⁻¹.
-
Quelle est l’expression de la résistance thermique d’une paroi plane ?
R augmente avec l’épaisseur e et diminue avec la conductivité λ et la surface S.
-
Une paroi de résistance thermique 0,25 K·W⁻¹ sépare deux milieux d’écart 10 K. Quel est le flux ?
Φ = ΔT ÷ R = 10 ÷ 0,25 = 40 W.
-
Deux parois de résistances 0,10 K·W⁻¹ et 0,15 K·W⁻¹ sont traversées successivement. Quelle est la résistance totale ?
En série, les résistances thermiques s’ajoutent : 0,10 + 0,15 = 0,25 K·W⁻¹.
-
Un système a C = 2,0 × 10³ J·K⁻¹ et hS = 4,0 W·K⁻¹. Quelle est sa constante de temps ?
τ = C ÷ (hS) = 2,0 × 10³ ÷ 4,0 = 5,0 × 10² s.
-
Quelle part de l’écart initial à T_ext reste-t-il à l’instant t = τ ?
T − T_ext = (T₀ − T_ext) e⁻¹ ≈ 0,37 (T₀ − T_ext) : 63 % de l’écart a été parcouru, 37 % reste.
-
D’après la loi de Wien, quelle longueur d’onde correspond au maximum d’émission d’une surface à 5 800 K ?
λ_max = 2,90 × 10⁻³ ÷ 5 800 = 5,0 × 10⁻⁷ m = 500 nm.
-
La température absolue d’un corps noir double. Par quel facteur le flux surfacique émis est-il multiplié ?
φ = σT⁴ : doubler T multiplie φ par 2⁴ = 16.
-
Pourquoi une couche d’air immobile est-elle un bon isolant ?
L’air a λ ≈ 0,026 W·m⁻¹·K⁻¹ : s’il ne circule pas, il limite la conduction et la convection.
Les notions passées en revue dans ce QCM transferts thermiques
- Trois modes de transfert : conduction, convection, rayonnement
- Flux thermique Φ = Q ÷ Δt en watts
- Résistance thermique R = e ÷ (λS) et association en série
- Loi de Newton et constante de temps τ = C ÷ (hS)
- Solution exponentielle T(t) = T_ext + (T₀ − T_ext)e^(−t/τ)
- Lois de Stefan-Boltzmann et de Wien, effet de serre
Le piège classique
Le piège classique : confondre chaleur et température, ou oublier de passer en kelvins dans σT⁴. Autre erreur fréquente : croire qu’une grande résistance thermique donne un grand flux alors que Φ = ΔT ÷ R diminue quand R augmente.
La bonne habitude
Dessine toujours un schéma avec le sens du flux et, pour plusieurs parois, le circuit équivalent en série. Pour la loi de Newton, repère T₀, T_ext et τ avant de calculer, puis vérifie qu’à t = 0 ta formule redonne T₀.
Questions fréquentes
Quelle différence y a-t-il entre chaleur et température ?
La température caractérise l’état d’un système, tandis que la chaleur (transfert thermique Q) est une énergie qui passe d’un système à un autre à cause d’une différence de température.
Pourquoi le refroidissement suit-il une exponentielle ?
Parce que le flux perdu est proportionnel à l’écart de température : plus le système se rapproche de T_ext, plus le flux diminue, et la température évolue de plus en plus lentement.
Comment mesurer la constante de temps sur une courbe ?
On cherche l’instant où le système a parcouru 63 % de l’écart total, ou on trace la tangente à l’origine qui coupe l’asymptote en t = τ, ou on linéarise avec un logarithme.
Pourquoi la Terre a-t-elle une température moyenne de 15 °C et non de −18 °C ?
L’atmosphère absorbe une partie du rayonnement infrarouge émis par le sol et en renvoie vers lui : c’est l’effet de serre, qui relève la température moyenne d’environ 33 K.