Fiche d’exercices de Conduction thermique avec corrigé

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1.Facile
Verre, k = 0,9650 mm20 °C-10 °CQ̇ = ?

Un mur en verre a une épaisseur de 50 mm et une surface de 8 m². Ses faces sont à 20 °C et -10 °C. Trouvez le flux de chaleur par conduction Q̇ à travers le mur.

k = 0,96 W/(m·K)L = 50 mmA = 8 m²T1 = 20 °CT2 = -10 °C
Q̇ = W
2.Facile
Plaque de plâtre, k = 0,1710 mm20 °C-1 °Cq″ = ?

Un mur en plaque de plâtre a une épaisseur de 10 mm et une surface de 12 m². Ses faces sont à 20 °C et -1 °C. Trouvez la densité de flux de chaleur q″ à travers le mur.

k = 0,17 W/(m·K)L = 10 mmA = 12 m²T1 = 20 °CT2 = -1 °C
q″ = W/m²
3.Moyen
Plaque de plâtre, k = 0,17150 mmBéton, k = 1,450 mm24 °C8 °CTi​ = ?Q̇

Un mur est composé de 150 mm de plaque de plâtre et de 50 mm de béton, avec une surface de 6 m². Les faces extérieures sont à 24 °C et 8 °C. Trouvez la température Ti à l’interface entre les deux couches.

L1 = 150 mm, k1 = 0,17 W/(m·K)L2 = 50 mm, k2 = 1,4 W/(m·K)A = 6 m²T1 = 24 °CT3 = 8 °C
Ti = °C
4.Moyen
Bois, k = 0,17100 mmLaine minérale, k = 0,0475 mm18 °C-6 °CQ̇ = ?

Un mur est composé de 100 mm de bois et de 75 mm de laine minérale, avec une surface de 10 m². Les faces extérieures sont à 18 °C et -6 °C. Trouvez le flux de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 100 mm, k1 = 0,17 W/(m·K)L2 = 75 mm, k2 = 0,04 W/(m·K)A = 10 m²T1 = 18 °CT3 = -6 °C
Q̇ = W
5.Difficile
Verre, k = 0,96150 mmPlaque de plâtre, k = 0,1750 mmpièce 21 °Cextérieur 2 °CQ̇

Un mur de 150 mm de verre et 50 mm de plaque de plâtre sépare une pièce à 21 °C de l’air extérieur à 2 °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 15 m². Trouvez le coefficient de transmission thermique global U du mur.

L1 = 150 mm, k1 = 0,96 W/(m·K)L2 = 50 mm, k2 = 0,17 W/(m·K)A = 15 m²hi = 7,7 W/(m²·K)ho = 20 W/(m²·K)Troom = 21 °CTout = 2 °C
U = W/(m²·K)
6.Difficile
Polystyrène expansé, k = 0,035250 mmBéton, k = 1,450 mmpièce 20 °Cextérieur -8 °CQ̇

Un mur de 250 mm de polystyrène expansé et 50 mm de béton sépare une pièce à 20 °C de l’air extérieur à -8 °C. Les coefficients de convection valent 8 W/(m²·K) à l’intérieur et 25 W/(m²·K) à l’extérieur, et la surface du mur est de 15 m². Trouvez le coefficient de transmission thermique global U du mur.

L1 = 250 mm, k1 = 0,035 W/(m·K)L2 = 50 mm, k2 = 1,4 W/(m·K)A = 15 m²hi = 8 W/(m²·K)ho = 25 W/(m²·K)Troom = 20 °CTout = -8 °C
U = W/(m²·K)

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 4608 W
  2. 2. q″ = 357 W/m²
  3. 3. Ti = 8,622 °C
  4. 4. Q̇ = 97,43 W
  5. 5. U = 1,587 W/(m²·K)
  6. 6. U = 0,1362 W/(m²·K)

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