Fiche d’exercices de Conduction thermique avec corrigé

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1.Facile
Polystyrène expansé, k = 0,03520 mm16 °C6 °CQ̇ = ?

Un mur en polystyrène expansé a une épaisseur de 20 mm et une surface de 12 m². Ses faces sont à 16 °C et 6 °C. Trouvez le flux de chaleur par conduction Q̇ à travers le mur.

k = 0,035 W/(m·K)L = 20 mmA = 12 m²T1 = 16 °CT2 = 6 °C
Q̇ = W
2.Facile
Plaque de plâtre, k = 0,17250 mm17 °C-7 °CQ̇ = ?

Un mur en plaque de plâtre a une épaisseur de 250 mm et une surface de 8 m². Ses faces sont à 17 °C et -7 °C. Trouvez le flux de chaleur par conduction Q̇ à travers le mur.

k = 0,17 W/(m·K)L = 250 mmA = 8 m²T1 = 17 °CT2 = -7 °C
Q̇ = W
3.Moyen
Plaque de plâtre, k = 0,17150 mmLaine minérale, k = 0,0425 mm17 °C-12 °CQ̇ = ?

Un mur est composé de 150 mm de plaque de plâtre et de 25 mm de laine minérale, avec une surface de 12 m². Les faces extérieures sont à 17 °C et -12 °C. Trouvez le flux de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 150 mm, k1 = 0,17 W/(m·K)L2 = 25 mm, k2 = 0,04 W/(m·K)A = 12 m²T1 = 17 °CT3 = -12 °C
Q̇ = W
4.Moyen
Laine minérale, k = 0,04250 mmBrique, k = 0,7225 mm21 °C1 °CTi​ = ?Q̇

Un mur est composé de 250 mm de laine minérale et de 25 mm de brique, avec une surface de 4 m². Les faces extérieures sont à 21 °C et 1 °C. Trouvez la température Ti à l’interface entre les deux couches.

L1 = 250 mm, k1 = 0,04 W/(m·K)L2 = 25 mm, k2 = 0,72 W/(m·K)A = 4 m²T1 = 21 °CT3 = 1 °C
Ti = °C
5.Difficile
Brique, k = 0,72200 mmBéton, k = 1,450 mmpièce 21 °Cextérieur -15 °CQ̇ = ?

Un mur de 200 mm de brique et 50 mm de béton sépare une pièce à 21 °C de l’air extérieur à -15 °C. Les coefficients de convection valent 7,7 W/(m²·K) à l’intérieur et 20 W/(m²·K) à l’extérieur, et la surface du mur est de 10 m². Trouvez la perte de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 200 mm, k1 = 0,72 W/(m·K)L2 = 50 mm, k2 = 1,4 W/(m·K)A = 10 m²hi = 7,7 W/(m²·K)ho = 20 W/(m²·K)Troom = 21 °CTout = -15 °C
Q̇ = W
6.Difficile
Laine minérale, k = 0,04150 mmVerre, k = 0,9675 mmpièce 20 °Cextérieur -3 °CTs​ = ?Q̇

Un mur de 150 mm de laine minérale et 75 mm de verre sépare une pièce à 20 °C de l’air extérieur à -3 °C. Les coefficients de convection valent 10 W/(m²·K) à l’intérieur et 25 W/(m²·K) à l’extérieur, et la surface du mur est de 15 m². Trouvez la température Ts de la face intérieure du mur.

L1 = 150 mm, k1 = 0,04 W/(m·K)L2 = 75 mm, k2 = 0,96 W/(m·K)A = 15 m²hi = 10 W/(m²·K)ho = 25 W/(m²·K)Troom = 20 °CTout = -3 °C
Ts = °C

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 210 W
  2. 2. Q̇ = 130,6 W
  3. 3. Q̇ = 230,9 W
  4. 4. Ti = 1,11 °C
  5. 5. Q̇ = 729,7 W
  6. 6. Ts = 19,42 °C

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