Fiche d’exercices de Conduction thermique avec corrigé

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1.Facile
Plaque de plâtre, k = 0,17250 mm22 °C-4 °CQ̇ = ?

Un mur en plaque de plâtre a une épaisseur de 250 mm et une surface de 12 m². Ses faces sont à 22 °C et -4 °C. Trouvez le flux de chaleur par conduction Q̇ à travers le mur.

k = 0,17 W/(m·K)L = 250 mmA = 12 m²T1 = 22 °CT2 = -4 °C
Q̇ = W
2.Facile
Verre, k = 0,96200 mm16 °C-14 °Cq″ = ?

Un mur en verre a une épaisseur de 200 mm et une surface de 4 m². Ses faces sont à 16 °C et -14 °C. Trouvez la densité de flux de chaleur q″ à travers le mur.

k = 0,96 W/(m·K)L = 200 mmA = 4 m²T1 = 16 °CT2 = -14 °C
q″ = W/m²
3.Moyen
Bois, k = 0,1750 mmVerre, k = 0,96150 mm24 °C-4 °CTi​ = ?Q̇

Un mur est composé de 50 mm de bois et de 150 mm de verre, avec une surface de 15 m². Les faces extérieures sont à 24 °C et -4 °C. Trouvez la température Ti à l’interface entre les deux couches.

L1 = 50 mm, k1 = 0,17 W/(m·K)L2 = 150 mm, k2 = 0,96 W/(m·K)A = 15 m²T1 = 24 °CT3 = -4 °C
Ti = °C
4.Moyen
Brique, k = 0,72150 mmBéton, k = 1,425 mm18 °C-10 °CQ̇ = ?

Un mur est composé de 150 mm de brique et de 25 mm de béton, avec une surface de 8 m². Les faces extérieures sont à 18 °C et -10 °C. Trouvez le flux de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 150 mm, k1 = 0,72 W/(m·K)L2 = 25 mm, k2 = 1,4 W/(m·K)A = 8 m²T1 = 18 °CT3 = -10 °C
Q̇ = W
5.Difficile
Verre, k = 0,9650 mmPolystyrène expansé, k = 0,03550 mmpièce 20 °Cextérieur 4 °CQ̇ = ?

Un mur de 50 mm de verre et 50 mm de polystyrène expansé sépare une pièce à 20 °C de l’air extérieur à 4 °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 15 m². Trouvez la perte de chaleur Q̇ à travers le mur.

L1 = 50 mm, k1 = 0,96 W/(m·K)L2 = 50 mm, k2 = 0,035 W/(m·K)A = 15 m²hi = 6 W/(m²·K)ho = 30 W/(m²·K)Troom = 20 °CTout = 4 °C
Q̇ = W
6.Difficile
Bois, k = 0,17200 mmBéton, k = 1,475 mmpièce 22 °Cextérieur 0 °CTs​ = ?Q̇

Un mur de 200 mm de bois et 75 mm de béton sépare une pièce à 22 °C de l’air extérieur à 0 °C. Les coefficients de convection valent 10 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 température Ts de la face intérieure du mur.

L1 = 200 mm, k1 = 0,17 W/(m·K)L2 = 75 mm, k2 = 1,4 W/(m·K)A = 10 m²hi = 10 W/(m²·K)ho = 20 W/(m²·K)Troom = 22 °CTout = 0 °C
Ts = °C

Corrigé

  1. 1. Q̇ = 212,2 W
  2. 2. q″ = 144 W/m²
  3. 3. Ti = 5,714 °C
  4. 4. Q̇ = 990,3 W
  5. 5. Q̇ = 142,8 W
  6. 6. Ts = 20,41 °C

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