3 questions sur le transfert de chaleur
1. Regardez l'image suivante !
Si trois tuyaux sont placés dans une boîte en verre fermée, comme illustré, et que la fumée d'un rouleau de papier est placée à l'extrémité du tuyau B et y pénètre, elle ressortira par les tuyaux A et C, toujours comme illustré. Ce phénomène est dû au transfert de chaleur par…
A. convection
B. conduction
C. induction
D. rayonnement
Discussion
Ce phénomène est dû au transfert de chaleur par convection. La convection est le transfert de chaleur accompagné du mouvement de la matière. Le vent, l'ébullition de l'eau ou le mouvement de la fumée, comme illustré dans l'image ci-dessus, sont des exemples de transfert de chaleur par convection.
Comment expliquer le mouvement de la fumée illustré ci-dessus ? À l’intérieur d’une boîte en verre fermée, une bougie est allumée. La flamme chauffe l’air ambiant, augmentant ainsi la température de l’air à l’intérieur de la boîte. Cette hausse de température provoque une dilatation de l’air (augmentation de son volume). Cette dilatation entraîne une diminution de la densité de l’air. Par conséquent, la densité de l’air extérieur est supérieure à celle de l’air intérieur. Les gaz se déplacent naturellement des zones de forte densité vers les zones de faible densité. Cette différence de densité explique que la fumée s’écoule de l’extérieur de la boîte, où la densité de l’air est élevée, vers l’intérieur de la boîte, où elle est faible.
Une fois à l'intérieur de la boîte en verre, la flamme de la bougie chauffe la fumée, augmentant sa température et son volume. La densité de la fumée augmente alors, la faisant monter vers les zones où l'air est moins dense. Il faut se rappeler que plus un lieu est élevé, plus la densité de l'air est faible, car la force de gravité diminue.
La bonne réponse est A.
2. Veuillez prêter attention à la déclaration ci-dessous :
1. L'eau dans la casserole bout parce qu'elle est chauffée.
2. Il fait plus chaud le jour que la nuit.
3. Les ustensiles de cuisine sont généralement munis de manches en bois ou en plastique.
4. La bougie allumée fondra jusqu'à ce qu'elle soit entièrement consumée.
D'après l'affirmation selon laquelle l'effet des radiations est un nombre...
A. 1 et 3
B. 1 et 4
C. 2 et 4
D. 2 et 3
Discussion
Énoncé 1 : L'eau dans la casserole bout parce qu'elle est chauffée.
Il est vrai qu'une partie de la chaleur se transmet de la flamme au récipient par rayonnement, et qu'une autre partie se transmet du récipient à l'eau par conduction. Cependant, l'ébullition de l'eau résulte directement d'un transfert de chaleur par convection.
Affirmation 2 : Il fait plus chaud le jour que la nuit.
Le soleil brille sur la surface de la Terre pendant la journée grâce au rayonnement.
Énoncé 3 : Les ustensiles de cuisine sont généralement munis de manches en bois ou en plastique.
Si le manche de l'ustensile de cuisine est en métal, les mains du cuisinier chaufferont car la chaleur se transmet par conduction à travers le manche.
Énoncé 4 : Une bougie allumée fondra jusqu'à ce qu'elle soit entièrement consumée.
La cire fond grâce au transfert de chaleur par rayonnement de la flamme à la cire.
Les affirmations qui décrivent les effets des radiations sont donc les affirmations 2 et 4.
La bonne réponse est C.
3. Le phénomène de convection correct dans les liquides est illustré sur l'image...
Discussion
La convection est le transfert de chaleur accompagné du mouvement de la matière. L'ébullition de l'eau lors du chauffage ou la formation des brises de terre et de mer sont des exemples de convection naturelle.
Dans le processus décrit ci-dessus, la chaleur se propage d'abord du feu au récipient par conduction , puis du récipient à l'eau, toujours par conduction. Ensuite, la chaleur se propage d'une molécule d'eau à l'autre par convection.
L'eau près du fond du récipient est plus chaude, ce qui provoque sa dilatation et une diminution de sa densité. À l'inverse, l'eau au-dessus, ou à la surface, est plus froide et a donc une densité plus élevée.
L'eau au fond du récipient, moins dense, flotte et est remplacée par l'eau plus dense située au-dessus. Ce mouvement se poursuit jusqu'à ce que toute l'eau atteigne la même température, c'est-à-dire qu'elle bout.
Un schéma plus précis décrivant le processus de convection de l'eau dans un récipient se trouve dans la réponse C. La raison en est que l'eau plus chaude qui s'est dilatée monte immédiatement et ne se déplace pas d'abord latéralement.
La bonne réponse est C.
