Fiche d’exercices de Conduction thermique avec corrigé

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1.Facile
Plaque de plâtre, k = 0,1750 mm17 °C-6 °CQ̇ = ?

Un mur en plaque de plâtre a une épaisseur de 50 mm et une surface de 15 m². Ses faces sont à 17 °C et -6 °C. Trouvez le flux de chaleur par conduction Q̇ à travers le mur.

k = 0,17 W/(m·K)L = 50 mmA = 15 m²T1 = 17 °CT2 = -6 °C
Q̇ = W
2.Facile
Brique, k = 0,72200 mm16 °C-9 °CQ̇ = ?

Un mur en brique a une épaisseur de 200 mm et une surface de 12 m². Ses faces sont à 16 °C et -9 °C. Trouvez le flux de chaleur par conduction Q̇ à travers le mur.

k = 0,72 W/(m·K)L = 200 mmA = 12 m²T1 = 16 °CT2 = -9 °C
Q̇ = W
3.Moyen
Laine minérale, k = 0,0450 mmPolystyrène expansé, k = 0,035100 mm16 °C-2 °CTi​ = ?Q̇

Un mur est composé de 50 mm de laine minérale et de 100 mm de polystyrène expansé, avec une surface de 10 m². Les faces extérieures sont à 16 °C et -2 °C. Trouvez la température Ti à l’interface entre les deux couches.

L1 = 50 mm, k1 = 0,04 W/(m·K)L2 = 100 mm, k2 = 0,035 W/(m·K)A = 10 m²T1 = 16 °CT3 = -2 °C
Ti = °C
4.Moyen
Bois, k = 0,1750 mmBéton, k = 1,475 mm24 °C-13 °CQ̇ = ?

Un mur est composé de 50 mm de bois et de 75 mm de béton, avec une surface de 10 m². Les faces extérieures sont à 24 °C et -13 °C. Trouvez le flux de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 50 mm, k1 = 0,17 W/(m·K)L2 = 75 mm, k2 = 1,4 W/(m·K)A = 10 m²T1 = 24 °CT3 = -13 °C
Q̇ = W
5.Difficile
Laine minérale, k = 0,04150 mmBéton, k = 1,425 mmpièce 21 °Cextérieur -10 °CTs​ = ?Q̇

Un mur de 150 mm de laine minérale et 25 mm de béton sépare une pièce à 21 °C de l’air extérieur à -10 °C. Les coefficients de convection valent 6 W/(m²·K) à l’intérieur et 20 W/(m²·K) à l’extérieur, et la surface du mur est de 20 m². Trouvez la température Ts de la face intérieure du mur.

L1 = 150 mm, k1 = 0,04 W/(m·K)L2 = 25 mm, k2 = 1,4 W/(m·K)A = 20 m²hi = 6 W/(m²·K)ho = 20 W/(m²·K)Troom = 21 °CTout = -10 °C
Ts = °C
6.Difficile
Plaque de plâtre, k = 0,17150 mmPolystyrène expansé, k = 0,035100 mmpièce 22 °Cextérieur -8 °CTs​ = ?Q̇

Un mur de 150 mm de plaque de plâtre et 100 mm de polystyrène expansé sépare une pièce à 22 °C de l’air extérieur à -8 °C. Les coefficients de convection valent 6 W/(m²·K) à l’intérieur et 30 W/(m²·K) à l’extérieur, et la surface du mur est de 20 m². Trouvez la température Ts de la face intérieure du mur.

L1 = 150 mm, k1 = 0,17 W/(m·K)L2 = 100 mm, k2 = 0,035 W/(m·K)A = 20 m²hi = 6 W/(m²·K)ho = 30 W/(m²·K)Troom = 22 °CTout = -8 °C
Ts = °C

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 1173 W
  2. 2. Q̇ = 1080 W
  3. 3. Ti = 10,52 °C
  4. 4. Q̇ = 1064 W
  5. 5. Ts = 19,7 °C
  6. 6. Ts = 20,73 °C

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