0086-3ACh5. Méthode du gradient nul
Note culturelle : Bien que la conduction transitoire dans un solide soit généralement déclenchée par un transfert de chaleur par convection à partir d’un fluide adjacent, d’autres processus peuvent induire des conditions thermiques transitoires dans le solide. Si les températures du solide et de l’environnement diffèrent, l’échange par rayonnement pourrait intervenir. Des changements pourraient également…
0087-3ACh5. Trempe d’une bille métallique avec source de chaleur interne
Ce processus consiste à immerger une bille initialement à la température T0, dans un bain maintenu à température constante, T∞≠T0. On suppose que la température de la bille est uniforme, ce qui sera quasiment le cas si la bille est de petite taille et/ou si la conductivité thermique du matériau constituant la bille est élevée.…
0088-3ACh5. Température maximale du corps d’un embrayage multidisque
Un embrayage multidisque fonctionne à sec dans l’air (voir figure ci-dessous). Les disques sont en acier fritté, on fera l’hypothèse que ces disques sont des corps minces, sans production d’énergie interne. De plus le rayonnement sera négligé. L’objectif de cet exercice est de déterminer la température maximale du corps de l’embrayage. Pendant le temps de…
0089-3ACh5. Température de fusion d’un fusible électrique
Note culturelle : Un fusible a pour fonction de protéger un circuit électrique, entre autres, des court-circuits et des surintensités générées par une défaillance de la charge alimentée. Cette protection permet dans le cas général de : -Garantir l’intégrité et la possibilité de remise en service du circuit d’alimentation, une fois le défaut éliminé. -Éviter les…
0090-3ACh5. Temps de réponse d’un Thermocouple
Note culturelle : Le Thermocouple fait partie des capteurs de température les plus utilisés. Il est constitué de deux fils métalliques soudés à leurs extrémités. Chacune des extrémités est portée à une température différente. Ce déséquilibre de température provoque un léger champ électrique. On forme ainsi un générateur par effet Seebek, dont la Force Electro-Motrice…
0091-3ACh5. Approximation Corps Minces: Estimation de l’heure d’un crime*
Le corps du Prof de Thermique a été retrouvé sans vie à 17h, dans une pièce maintenue à la température T∞ = 20°C. En assimilant ce corps à un cylindre de diamètre D = 30 cm et de longueur H = 174 cm (voir figure ci-dessous), on se propose dans cet exercice d’estimer l’heure du…
0092-3ACh5. Dissipation de puissance dans un ordinateur
On considère un ordinateur dissipant une certaine puissance thermique. Une des cartes informatique fait L (20 cm) X W (15 cm), elle a une chaleur spécifique cp moyen, une densité moyenne ρ et une épaisseur moyenne e = 5 mm très faible devant W (e << W). La carte dissipe une puissance totale P =…
0151-3ACh5. Transfert thermique sur la surface extérieure d’une voiture exposée au soleil
Une voiture de couleur noire est à l’arrêt, exposée au soleil (voir figure ci-dessous). La température extérieure est Text. Cette voiture reçoit à la fois : -Le rayonnement solaire arrivant perpendiculairement avec une intensité solaire reçue par la voiture de φS = 700 W/m2. -Le rayonnement de l’atmosphère que l’on peut assimiler à un corps noir…
0160-3ACh5. Fabrication de billes de plomb
On imagine, pour fabriquer des billes de plomb, de pulvériser du plomb liquide sous forme de gouttes en haut d’une tour. En chutant, ses gouttes se refroidissent par échange avec de l’air à la température T∞ = 20°C. Elles se solidifient puis continuent à se refroidir avant d’atteindre le sol (voir figure ci-dessous) : L’objectif…
0161-3ACh5. Sole électrique chauffante (corps mince)*
Une sole électrique chauffante de laboratoire peut être schématisée comme sur la figure ci-dessous : Le dispositif est constitué d’une plaque chauffante très mince (e <<< H et L) en cuivre, de chaleur spécifique cp, de masse volumique ρ et d’épaisseur e négligeable. La plaque est susceptible de dégager une densité de flux φ0. Sur sa face…
0172-3ACh5. Fabrication de Tige en acier du système de suspension automobile*
Les ressorts du système de suspension automobile sont constitués de tiges d’acier chauffées dans un premier temps, puis enroulées en bobines lorsqu’elles sont ductiles (c’est-à-dire que le matériau peut se déformer sans se rompre, voir figure ci-dessous). On considère ici une tige cylindrique en acier de diamètre D = 2,5 cm et de longueur L…
0186-3ACh5. Trempe d’une bille sphérique en 2 étapes*
Une bille métallique et sphérique de rayon R = 5 mm, se trouve initialement à une température T00 = 400°C. Elle est soumise à un traitement thermique en deux étapes : trempe dans l’air et ensuite dans l’eau (voir Figure ci-dessous). Pour ces deux étapes, on donne : la conductivité thermique de la bille k = 20W.m-1.K-1 ;…
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