5 exemples de questions sur le transfert de chaleur
1. Deux tiges P et Q de même diamètre mais de métaux différents sont assemblées comme illustré ci-dessous. Si le coefficient de conduction thermique de P est le double de celui de Q, alors la température à l'interface entre P et Q est…
A. 600 oC
B. 200 ° C
C. 100 ° C
D. 90 ° C
E. 60 ° C
Discussion
Il est connu que :
Les deux tiges P et Q ont la même taille.
Le coefficient de conduction thermique P est le double du coefficient de conduction thermique Q
La température de l'extrémité de la tige P est de 90 o , la température de l'extrémité de la tige Q est de 0 o et la température entre les tiges P et Q est T.
Question : Température au plan frontière P et Q
Répondre :
La formule du taux de transfert de chaleur par conduction :
Description : Q/t = taux de transfert de chaleur, k = conductivité thermique, A = aire de la section transversale, T 1 = haute température, T 2 = basse température, l = longueur de l'objet.
Deux tiges P et Q ont la même dimension, donc la surface (A) et la longueur (l) disparaissent de l'équation. L'équation ci-dessus devient alors :
Le coefficient de conduction thermique P est le double du coefficient de conduction thermique Q. L'équation ci-dessus devient :
La température de l'extrémité de la tige P est de 90 °C , la température de l'extrémité de la tige Q est de 0 °C et la température entre les tiges P et Q est T. L'équation ci-dessus devient :
La température au niveau du plan frontière P et Q est de 60 ° C.
La bonne réponse est E.
2. Les tiges A et B ont la même section et la même longueur. Si le coefficient de conduction de la tige A est égal à 1/4 de celui de la tige B, alors, chauffées à une extrémité, elles subissent la même variation de température. Le rapport des coefficients de transfert thermique des tiges A et B est alors…
A. 1 : 4
B. 1 : 2
C. 1 : 1
D. 2 : 1
E. 4 : 1
Discussion
Il est connu que :
Aire de la section transversale de la tige A (A) = aire de la section transversale de la tige B (A)
Longueur de la tige A (l) = longueur de la tige B (l)
Coefficient de conduction de la tige A (k) = 1/4 fois le coefficient de conduction de la tige B (1/4 k)
Variation de température de la barre A (ΔT) = variation de température de la barre B (ΔT)
Recherche : Comparaison des vitesses de transfert de chaleur des tiges A et B
Répondre :
Formule du taux de transfert de chaleur par conduction :
Description : Q/t = taux de transfert de chaleur, k = conductivité thermique, A = aire de la section transversale, T 2 = haute température, T 1 = basse température, l = longueur de l'objet.
La section transversale est la même, la longueur de la tige est la même, la variation de température est la même.
La bonne réponse est E.
3. Deux tiges métalliques A et B de même taille ont chacune un coefficient de conduction de 2k et k respectivement.
Les deux parties sont reliées entre elles et leurs extrémités libres sont soumises à une température comme indiqué sur la figure.
La température (T) au niveau de la jonction métallique A et B est...
A. 80 ° C
B. 100 ° C
C. 120 ° C
D. 150 ° C
E. 160 ° C
Discussion
Il est connu que :
Deux tiges métalliques A et B sont de même dimension
Le coefficient de conduction du métal A = 2k
Coefficient de conduction du métal B = k
Température de l'extrémité métallique A = 210 ° C
Température de l'extrémité métallique B = 30 ° C
Recherche : Température (T) aux joints métalliques A et B
Répondre :
La formule du taux de transfert de chaleur par conduction :
Description : Q/t = flux thermique, k = conductivité thermique, A = surface d’échange, T₁ - T₂ = variation de température, l = longueur de la tige
Deux tiges métalliques A et B sont de même taille, donc la surface (A) et la longueur (l) des tiges sont éliminées de l'équation.
La bonne réponse est D.
4. Deux tiges conductrices de même longueur et de même section sont reliées comme illustré ci-dessous. Le coefficient de conduction thermique de la seconde tige est le double de celui de la première. Si la première tige est chauffée de sorte que T₁ = 100 ° C et T₂ = 25 ° C, alors la température à la jonction (T) est…
A. 30 oC
B. 35 ° C
C. 40 ° C
D. 45 ° C
E. 50 ° C
Discussion
Il est connu que :
Deux tiges métalliques A et B sont de même dimension
Coefficient de conduction de la tige I = k
Coefficient de conduction de la tige II = 2k
Température de l'extrémité de la tige I = 100 ° C
Température de l'extrémité de la tige II = 25 ° C
Question : Température aux jonctions des tiges I et II
Répondre :
Formule du taux de transfert de chaleur par conduction :
Description : Q/t = flux thermique, k = conductivité thermique, A = surface d’échange, T₁ - T₂ = variation de température, l = longueur de la tige
Température au plan frontière P et Q :
Deux tiges métalliques A et B sont de même taille, donc la surface (A) et la longueur (l) des tiges sont éliminées de l'équation.
La bonne réponse est C.
5. Trois tiges métalliques différentes A, B et C, mais ayant la même longueur et la même section transversale, sont connectées entre elles comme indiqué sur l'image ci-dessous.
Conductivité élevée 4 kA = 2 kB =kC et T1 = 100oC et T4 = 20oC puis la température T2 et T3 est…
A. T₂ = 54,26 ° C, T₃ = 31,4 ° C
B. T₂ = 31,4 ° C, T₃ = 54,26 ° C
C. T₂ = 32,4 ° C, T₃ = 54,26 ° C
D. T₂ = 56,26 ° C, T₃ = 31,4 ° C
E. T₂ = 54,26 ° C, T₃ = 30,4 ° C
Discussion
Il est connu que :
T₂ = 100 ° C
T4 = 20 ° C
4 k A = 2 k B = k C
Si k C = 4, k B = 2, k A = 1
Question posée : T2 et T3
Répondre :
La formule du transfert de chaleur par conduction :
Information :
Q/t = taux de transfert de chaleur, k = conductivité thermique, A = aire de la section transversale, T 1 = température initiale, T 2 = température finale, l = longueur de la tige.
La longueur (l) et la section transversale (A) sont égales, elles sont donc éliminées de l'équation.
Utilisez cette équation pour calculer la température.
Considérons les tiges métalliques A et B.
Considérons les tiges métalliques B et C.
Éliminez l'équation 1 et l'équation 2 :
Calculez T 2 en utilisant l'équation 1 :
La bonne réponse est A.
Source de la question :
Questions de physique pour l'examen national de fin d'études secondaires/professionnelles
