L'énergie interne

I - Le transfert thermique

Le transfert d'énergie thermique entre de corps se fait toujours du corps le plus chaud vers le corps le plus froid.

Le transfert d'énergie thermique peut s'effectuer selon trois modes :

Tab. - les trois modes de transfert thermique.

Mode de transfert	Caratéristiques du mode de transfert
Conduction	• avec contact • sans déplacement de matière
Convection	• avec contact • avec déplacement de matière
Rayonnement	• sans contact

II - Le flux thermique

Le flux thermique correspond à la quantité d'énergie qui est transférée du corps le plus chaud au corps le plus froid en une seconde.

Φ =

EΔt

Unités : E (en J) ; Δt (en s) ; Φ (en W).

Remarque : on utilise parfois le flux surfacique : φ = Φ/S.

III - La résistance thermique

Par analogie avec la loi d'Ohm en électricité : U = R × I, où la tension électrique entre les bornes du générateur créé un déplacement d'électrons (c'est-à-dire le courant électrique) dont l'intensité est représentée par I.

On peut définir la résistance thermique R_th d'un matériau par sa capacité à limiter le flux thermique Φ dû à la différence de température ΔT de par et d'autre du matériau :

ΔT = R_th × Φ

Unités : R_th (en °C.W^-1 ou en K.W^-1).

Remarque : comme en électricité, la résistance totale est la somme des résistances en série.

Remarque : si on utilise le flux surfacique, alors : R_th = r_th × S.

IV - Résistance thermique et conductivité thermique

La résistance thermique dépend de trois paramètres :

• l'épaisseur, e, de la paroi séparant le corps le plus chaud du corps le plus froid ;
• la surface S de la paroi ;
• la nature du matériau.

Chaque matériau est caractérisé par sa conductivité thermique λ. La résistance thermique s'exprime donc par la relation :

R_th =

eλ×S

Unités : R_th (en °C.W^-1 ou en K.W^-1) ; e (en m) ; S (en m² ) et λ (en W.m^-1.°C^-1).

Remarque : si on utilise le flux surfacique, alors : r_th = e / λ.

⇨ voici pour finir des exemples de conductivité thermique :

Tab. - conductivité thermique de quelques matériaux.

Matériau	Conductivité λ à 20°C. en W.m-1K-1
Air	0,0262
Polystyrène expansé	0,036
Laine de verre	0,040
Bois	≈ 0,16
Brique	0,84
Béton	0,92
Verre	1,2
Acier	46
Cuivre	386

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Dernière mise à jour : 18/08/2020