Exercice 1

Les questions suivantes sont indépendantes.

  1. Préciser le mode de transfert thermique qui est limité lorsque l’on met des gants de cuisine pour sortir les plats d’un four.

  2. Expliquer pour quelle raison les maisons traditionnelles en Grèce sont peintes en blanc.

  3. Préciser le mode de transfert thermique provoquant une augmentation des échanges d’énergie entre le corps et l’air lorsqu’il y a du vent.

  4. Exprimer l’écart en température en fonction du flux thermique et de la résistance thermique en précisant les unités.

  5. Calculer le flux thermique au travers d’une paroi de verre de résistance 0,1 K·W-1 lorsque l’écart de température atteint 20 °C.

  6. L’imagerie infrarouge des bâtiments permet de repérer les zones rayonnant le plus à l’extérieur. Préciser la raison pour laquelle les zones d’intense rayonnement sont mises en évidence dans le cadre de l’amélioration de l’isolation d’une maison.

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Exercice 2

Une voiture possède un moteur qui génère 10 kW de flux thermique. Celui-ci est donc refroidi par un radiateur qui maintient un écart de température de 72 °C avec l’air ambiant extérieur, qui sera considéré à 15 °C.

  1. Calculer la résistance thermique Rth​ de ce radiateur.

  2. Déterminer la température qu’atteindrait le moteur dans une pente s’il venait à générer 25 kW de flux thermique.

  3. Expliquer l’intérêt de rajouter un ventilateur sur ce radiateur.

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Exercice 3

La résistance thermique surfacique rS​ est une grandeur indépendante de la surface et qui caractérise l’isolation d’une couche d’épaisseur donnée. L’expression permettant de la calculer est :

\(R_S=R_{th}\times S=\frac{e}{\lambda }\)

  • rS​ : résistance thermique surfacique (K·m2·W-1)

  • Rth​ : résistance thermique (K·W-1)

  • S : surface d’échange thermique (m2)

  • e : épaisseur de la paroi d’échange (m)

  • λ : conductivité thermique du matériau constituant la paroi (W·m-1·K-1)

  1. En utilisant les valeurs indiquées, montrer que l’épaisseur e d’isolant augmente de façon proportionnelle avec la conductivité λ.

  2. Vérifier que les matériaux évoqués et les épaisseurs associées correspondent bien à une même résistance thermique surfacique rS​.

  3. Calculer le flux thermique qui traverse un mur de surface 10 m2 lorsque l’écart de température atteint 20 °C.