Exercices Ch16 transferts thermiques p331 qcm1
1. A
2. A et C 3. A
4. B
qcm 2
5. A, B et C 6. A
7. A
qcm 3
8. A 9. C 10. B
.Ex 3
Ex 5
1. schéma
2. Résistance thermique du mur
Ex 7
1. Puissance surfacique moyenne
2. Température d’une tache solaire
Ex 9
1. Albédo terrestre
2. Puissance surfacique absorbée du Sahara
Puissance surfacique absorbée de la banquise
Ex 11
Ex 13
1. Schématisation
2. L’
air
échange de l’énergie par convection entre la Tasse et l’extérieure.3. D’après le premier principe de la thermodynamique appliqué à la tasse de café
La température du café augmente donc son énergie interne augmente.
Ex 16
1. Equation différentielle vérifiée par la température 𝜃 de la bille Le premier principe de thermodynamique appliqué à la bille donne :
La loi de Newton appliquée à la bille donne :
Lorsque ∆𝑡 tend vers zéro :
Equation différentielle du premier ordre avec second membre constant.
2. a. Expression de 𝜃 lors de la première étape
b. Durée ∆𝑡1 pour que la bille atteigne la température de 𝜃1 = 320°𝐶 lors de l’étape 1
3. De même pour l’étape 2
4. L’eau est donc le fluide qui assure le meilleur refroidissement
Ex 17
1. Relation entre la puissance surfacique et la distance au Soleil La courbe est une droite d’équation :
2. Puissance surfacique dans le cas de la Terre
Ex 18
Il faut établir l’équation différentielle que vérifie la température du fer 𝜃.
Le premier principe de thermodynamique appliqué au fer à repasser donne :
La loi de Newton appliquée au fer à repasser donne :
Lorsque ∆𝑡 tend vers zéro :
Equation différentielle du premier ordre avec second membre constant.
Il faut maintenant résoudre cette équation pour donner l’expression de la température du fer 𝜃 en fonction du temps.
Il faut rechercher le temps ∆𝑡 nécessaire pour que le fer passe de 𝜃𝑖 = 210°𝐶 à la température finale 𝜃𝑓 = 150°𝐶
Ex 20
La température 𝜽 du système air dans l’igloo reste constante au cours du temps donc son énergie interne ne varie pas.
D’après le premier principe de thermodynamique :
Ex 21
1. Temps de chauffage de l’eau du ballon.
Le premier principe de thermodynamique appliqué au système chauffe ballon plus eau donne :
Si on néglige les pertes vers l’extérieur alors :
2. a. Flux thermique à travers le ballon
b. Energie perdue en une journée
3. Coefficient de refroidissement du ballon
4. D’après la doc B le coefficient de refroidissement doit être inférieur à
La réglementation RT2012 est bien respectée.
Ex 22
1. a. Le
transfert thermique
se fait toujours de la source chaude vers la froide. Donc durandonneur vers
lesol
.b. L’agitation thermique se propage
par contact de proche en proche
entre les différentes particules.2. a. Le matelas de sol a une surface de 1,93 x 0,62 = 1,2 m2. Mais la
surface de contact
entre le randonneur et le matelas doit être voisine de
S=0,5 m
2.b. Flux thermique
c. Le flux du « Randy » est deux fois plus grand que celui du « sleepy ». La capacité d’ioslation thermique du sleepy est donc plus importante.
Ex 24
1. Puissance solaire incidente surfacique
2. a. Puissance surfacique moyenne absorbée
b. La différence de ses puissances surfaciques d’absorption est due à la
différence des albédos
.3. Température du sol lunaire
D’après la loi de Stephan-Boltzmann
4. Les grandes fluctuations des températures du sol lunaire sont dues à l’absence d’atmosphère.
5. Les zones polaires, spécialement dans l’ombre des cratères, sont les moins exposées au Soleil. De la glace s’y forme donc.
Ex 26
Partie I
1. a. Le transfert thermique entre le radiateur et la pièce se fait par rayonnement et par convection (l’air se déplace dans la pièce).
b. Transfert thermique fourni par le radiateur à la pièce.
Ce transfert thermique provient du travail électrique.
2. Flux thermique traversant la baie.
3. Type de vitrage utilisé
Recherche de la résistance du vitrage :
Partie II (Vitrage simple)
1. Bilan quantitatif de transfert entre la pièce et l’extérieur D’après le premier principe de thermodynamique
La variation d’énergie interne est aussi :
On peut donc écrire :
2. Etablir l’équation différentielle vérifiée par la température de la pièce.
L’extérieur peut être considéré comme un thermostat. On peut donc appliquer la loi de Newton :
L’équation peut donc s’écrire :
Lorsque l’intervalle de temps vers zéro Alors l’équation devient :
3. résolution de l’équation différentielle La solution est de la forme :
A la date t=0
Donc :
4. Durée nécessaire pour que la pièce atteint la température de Tlim = 289°K
Ex 27
1. a. l’
albédo augmente
car lespoussières
et ledioxyde de soufre
rejetésdans l’atmosphère
favorise la réflexion du rayonnement solaire
en périphérie de l’atmosphère.b. Schéma du bilan de puissance
c. Vérification de la chute de température
D’après l’énoncé la température de la Terre suit la loi :
Et l’albédo est :
Donc avant les éruptions volcaniques :
Donc avant les éruptions volcaniques :
La température a baissée de 4°C.
2. L’
élévation de température
dans un second temps, s’explique parl’augmentation de l’effet de serre
due au tau élevé dedioxyde de carbone
dans l’atmosphère. Les
IR
produits par la Terre sontpiégés
.ECE.
1. le mode de transfert thermique est le la convection (l’air extérieur peut se déplacer)
2. La courbe rouge correspond à l’expérience avec la cloison munie de plume car la température baisse moins vite.
3. Solution de l’équation différentielle
A l’origine des date t=0
La solution est donc :
4. Voir graphique
5. a. La moyenne des valeurs est b.
6. l’expérience des groupes d’élèves avec les plumes confirme bien leur nature isolente car elle montre bien un temps plus long de refroidissement.
