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Transferts d'énergie

Programme officiel (Extraits)

 

Connaître et exploiter la relation entre la variation d’énergie interne et la variation de température pour un corps dans un état condensé.

Interpréter les transferts thermiques dans la matière à l’échelle microscopique. Exploiter la relation entre le flux thermique à travers une paroi plane et l’écart de température entre ses deux faces.

Établir un bilan énergétique faisant intervenir transfert thermique et travail.

Baccalauréat S physique-Chimie Liban 2015 (extrait).

Isolation et chauffage :

L’étude porte sur une maison, sans étage et de surface habitable 68 m², dont l’isolation du sol, des murs extérieurs et des combles (espaces sous la toiture) est prévue selon les données du tableau suivant :

 

 

Résistance thermique d’une paroi d’isolation
La résistance thermique Rth d’une paroi plane a pour expression :  où e est l’épaisseur du matériau (m), la conductivité thermique caractérisant le matériau (W.m-1.K-1) et S la surface de la paroi (m2).

En pratique, une paroi est constituée de plusieurs couches de matériaux d’épaisseur et de conductivité différentes. Dans ce cas, les résistances thermiques de chaque couche s’additionnent.

 

Flux thermique

Le flux thermiqueexprimé en watt (W), est l’énergie transférée à travers une paroi par unité de temps.
Son expression est :   où Q est l’énergie thermique (J) et t le temps (s).
Lorsque les températures extérieure Te et intérieure Ti sont constantes au cours du temps, avecTi>Te, le flux thermique peut s’exprimer aussi par :
 où Rth est la résistance thermique de la paroi considérée.

 

1.3. Calculer la résistance thermique des murs extérieurs Rm, en précisant l’unité.

1.4. Pour obtenir une résistance thermique identique à celle des combles, quelle devrait être la valeur de l’épaisseur d’une couche de laine de verre de conductivité thermique
lv = 0,038 W.m-1.K-1 ?

On suppose que l’on utilise uniquement ce matériau.

 

Aide schématique à la résolution de l'exercice

 

     
Sujet et correction détaillée de l'extrait du sujet Liban 2015

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