Fiche d’exercices de Conduction thermique avec corrigé

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1.Facile
Polystyrène expansé, k = 0,035100 mm21 °C3 °Cq″ = ?

Un mur en polystyrène expansé a une épaisseur de 100 mm et une surface de 4 m². Ses faces sont à 21 °C et 3 °C. Trouvez la densité de flux de chaleur q″ à travers le mur.

k = 0,035 W/(m·K)L = 100 mmA = 4 m²T1 = 21 °CT2 = 3 °C
q″ = W/m²
2.Facile
Bois, k = 0,1720 mm25 °C-2 °CQ̇ = ?

Un mur en bois a une épaisseur de 20 mm et une surface de 10 m². Ses faces sont à 25 °C et -2 °C. Trouvez le flux de chaleur par conduction Q̇ à travers le mur.

k = 0,17 W/(m·K)L = 20 mmA = 10 m²T1 = 25 °CT2 = -2 °C
Q̇ = W
3.Moyen
Bois, k = 0,1750 mmBéton, k = 1,450 mm20 °C10 °CTi​ = ?Q̇

Un mur est composé de 50 mm de bois et de 50 mm de béton, avec une surface de 6 m². Les faces extérieures sont à 20 °C et 10 °C. Trouvez la température Ti à l’interface entre les deux couches.

L1 = 50 mm, k1 = 0,17 W/(m·K)L2 = 50 mm, k2 = 1,4 W/(m·K)A = 6 m²T1 = 20 °CT3 = 10 °C
Ti = °C
4.Moyen
Béton, k = 1,4250 mmPolystyrène expansé, k = 0,035100 mm24 °C8 °CTi​ = ?Q̇

Un mur est composé de 250 mm de béton et de 100 mm de polystyrène expansé, 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 = 250 mm, k1 = 1,4 W/(m·K)L2 = 100 mm, k2 = 0,035 W/(m·K)A = 6 m²T1 = 24 °CT3 = 8 °C
Ti = °C
5.Difficile
Plaque de plâtre, k = 0,17150 mmVerre, k = 0,96150 mmpièce 22 °Cextérieur -15 °CQ̇ = ?

Un mur de 150 mm de plaque de plâtre et 150 mm de verre sépare une pièce à 22 °C de l’air extérieur à -15 °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 10 m². Trouvez la perte de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 150 mm, k1 = 0,17 W/(m·K)L2 = 150 mm, k2 = 0,96 W/(m·K)A = 10 m²hi = 8 W/(m²·K)ho = 25 W/(m²·K)Troom = 22 °CTout = -15 °C
Q̇ = W
6.Difficile
Plaque de plâtre, k = 0,17100 mmBrique, k = 0,7275 mmpièce 20 °Cextérieur -13 °CQ̇ = ?

Un mur de 100 mm de plaque de plâtre et 75 mm de brique sépare une pièce à 20 °C de l’air extérieur à -13 °C. Les coefficients de convection valent 10 W/(m²·K) à l’intérieur et 30 W/(m²·K) à l’extérieur, et la surface du mur est de 12 m². Trouvez la perte de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 100 mm, k1 = 0,17 W/(m·K)L2 = 75 mm, k2 = 0,72 W/(m·K)A = 12 m²hi = 10 W/(m²·K)ho = 30 W/(m²·K)Troom = 20 °CTout = -13 °C
Q̇ = W

Corrigé

  1. 1. q″ = 6,3 W/m²
  2. 2. Q̇ = 2295 W
  3. 3. Ti = 11,08 °C
  4. 4. Ti = 23,06 °C
  5. 5. Q̇ = 307,4 W
  6. 6. Q̇ = 479,6 W

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