TP N° :03 DE THERMODYNAMIQUE MESURE DE LA

TP N° :03 DE THERMODYNAMIQUE MESURE DE LA CONDUCTIVITE THERMIQUE DES METAUX
2007/2008
PARTIE THEORIQUE
• Qu'est-ce que le transfert de chaleur?
– Transport d'énergie d’un milieu à un autre dû à U gradient de température.
• Que se passe t-il lors du transfert conductif?
– Physiquement, la chaleur est transmise par l'activité moléculaire
(vibration, circulation d'électrons, collisions)
 Conduction
C’est le transfert de chaleur au sein d’un milieu opaque, sans déplacement de
matière, sous l’influence d’une différence de température. La propagation de
la chaleur par conduction à l’intérieur d’un corps s’effectue selon deux
mécanismes distincts : une transmission par les vibrations des atomes ou
molécules et une transmission par les électrons libres.
La théorie de la conduction repose sur l’hypothèse de Fourier : la densité de
flux est proportionnelle au gradient de température :
ou sous forme algébrique :

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–
• A quel processus ou phénomène naturel peut-on associer la conduction?
– Au processus de diffusion.
• La conductivité thermique est définie par la loi de Fourier:
– Flux de chaleur qui traverse une surface unitaire en présence d'un gradient
unitaire.
– Différent pour chaque matériau.
– Dépend de la pression pour les fluides.
– Constante de proportionnalité qui permet d’écrire une expression du taux de
transfert en fonction de la surface d’échange et du gradient thermique
seulement!
• Conductivité thermique ou conductibilité
– propriété dite thermophysique
– indication de l'habileté d'un matériau à transporter (transférer) de la chaleur
par un processus de diffusion appelé conduction thermique
– dépend de la structure atomique, de la composition et de l'état d'un matériau

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– métaux et solides meilleurs que les liquides qui sont eux mêmes meilleurs
que les gaz
Conductivité thermique typique de divers matériaux
À température et pression atmosphérique

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PRINCIPE DE L’EXPERIENCE
La conductivité thermique du cuivre et de l’aluminium est déterminée à
Partir d’un gradient de température Dans notre expérience nous
Provoquons la présence d un gradient de température constant est
Unidimensionnel le longue de la Barre (approximativement). Après un
Certain temps le régime d équilibre s établit (un régime permanent). Dans
Ce cas le flux de chaleur est constant. Ce qui conduit a l’augmentation de
La température de calorimètre de
T
.
Le flux de chaleur par conduction peut être évalué sur une section S de la
barre :
)1...(
x
T
S
c
Q
et il ne peut être écrit dans notre cas ;
cte
x
T
S
c
Q
C est le flux de chaleur qui cause l’augmentation de la température du
calorimètre
c
T
dans un intervalle de temps
t
.
)2....(
tTmC t
Qcecal
cal
Q
(m la masse de l eau,
c
C
la chaleur massique)
Etant un régime permanant, nous pouvons écrire la relation suivante :
Cte
ccal QQ 
, on trouve ;
Q
Q
X
T1
T2

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xTS tTmC ce
On déduit finalement :
)3....(. t
x
TS TmC ce
PARTIE EXPERIMENTALE
Appareillage :
Les thermocouples sont liées a l’ordinateur a’ l aide d’une carte d’acquisition,
telle que les températures s’affiche sur l écran en utilisant un logiciel spécial
‘‘virtuel instrument pond system’’ qui mesure la température
automatiquement et peut représenter leur variation en fonction de temps pour
chaque thermocouple par des courbes.
Support
Brûleur a gaz
Thermomètre
Calorimètre
Barre de
cuivre
Récipient d’eau
chaude
Thermocouples
reliés a’ l
ordinateur