Sommaire
1Rappeler la définition des trois types de transfert 2Repérer la source qui fournit l'énergie thermique et le système qui la reçoit 3Déterminer si la source émet un rayonnement 4Déterminer si la source et le système sont en contact 5Déterminer s'il y a un déplacement de matière important entre la source et le système 6Conclure en nommant le type de transfert thermiqueL'énergie thermique, ou la chaleur, peut être transférée d'un système à un autre selon trois procédés : conduction, convection et rayonnement. On identifie le type de transfert en étudiant la façon dont la chaleur est échangée.
On considère l'eau contenue dans une piscine dont la température est 28 °C tandis que l'air ambiant est à une température de 20 °C.
Identifier le type de transfert thermique entre l'air et la piscine.
Rappeler la définition des trois types de transfert
On rappelle la définition des trois types de transfert thermique.
Les trois types de transfert thermique possibles sont :
- Le transfert par conduction qui est une propagation de l'énergie de proche en proche au sein d'un milieu matériel condensé.
- Le transfert par convection qui est un transport d'énergie opéré par un mouvement global d'une masse d'un fluide (liquide ou gaz).
- Le transfert par rayonnement qui est le transport de l'énergie par l'intermédiaire d'un rayonnement électromagnétique.
Repérer la source qui fournit l'énergie thermique et le système qui la reçoit
On repère la source qui fournit l'énergie thermique ainsi que le système qui reçoit cette énergie provenant de la source, en sachant que la température de la source est toujours plus élevée que celle du système recevant l'énergie thermique.
Ici, la température de l'eau est plus élevée que celle de l'air. On en déduit que la source qui fournit l'énergie thermique est l'eau et que le système qui reçoit cette énergie est l'air.
Déterminer si la source émet un rayonnement
On détermine si la source émet un rayonnement électromagnétique (sous forme d'ondes ou de photons). Si c'est le cas, le transfert thermique se fait par rayonnement.
La source, l'eau, n'émet pas de rayonnement. Il ne s'agit donc pas d'un transfert d'énergie par rayonnement.
Déterminer si la source et le système sont en contact
On détermine si le système et la source sont en contact. Il faut que le contact se fasse entre des parties immobiles de la source et du système. Il s'agit bien souvent d'un contact solide entre les deux. Si c'est le cas, il s'agit d'un transfert thermique par conduction.
L'air et l'eau sont en contact à la surface de l'eau mais il s'agit d'un contact gaz-liquide. Il n'y a donc pas de transfert thermique par conduction.
Déterminer s'il y a un déplacement de matière important entre la source et le système
On détermine s'il y a un déplacement de matière important entre la source et le système. Il peut s'agir :
- du mouvement d'une masse liquide provenant de la source et allant vers le système ou inversement ;
- du mouvement d'une masse de gaz provenant de la source et allant vers le système ou inversement.
Si c'est le cas, il s'agit d'un transfert thermique par convection.
Il y a bien un déplacement de matière : l'eau, plus chaude, monte vers la surface de la piscine et est refroidie par l'air (car elle cède une partie de son énergie thermique). Cette masse d'eau plus froide va se déplacer vers le fond de la piscine (car la masse volumique de l'eau froide est plus élevée que celle de l'eau chaude).
Il y a donc un transfert thermique par convection.
Conclure en nommant le type de transfert thermique
On conclut en nommant le type de transfert thermique.
Le type de transfert thermique qui a lieu entre l'eau de la piscine et l'air est un transfert thermique par convection.