TSTI /GC

DEVOIR SURVEILLE EH5-EH6
Premières STI2D
EXERCICE N°1
CORRECTION
les différents types de transfert
1) Décrire chacun des modes de transfert. Voir cours
2) Grâce au schéma ci-contre, indiquer le mode de transfert
de chaleur intervenant:
a. au niveau des briques entourant l'insert.
conduction
b. entre le bas et le haut de la cheminée.
convection
c. au niveau de la vitre.
rayonnement
EXERCICE N°2
La température dans tous ses états
1) Que se passe-t-il au niveau microscopique lorsque l’on chauffe
un corps ? augmentation de l’agitation des molécules
2) A quelle température toutes les particules d’un corps sontelles immobiles ? T=0K ou -273,15K
3) Donner la valeur en Kelvin des températures suivantes:
-10°C = 273 + -10 = 263 K
30°C = 273 + 10 = 303 K
4) Donner la valeur en degrés Celsius des températures suivantes:
100 K = 100 -273 = -173°C
450K = 450 -273 = 177°C
5) Si la température de l’air ambiant augmente de 10°C, quelle est son augmentation en kelvin?
1K équivaut à 1 °C donc une variation de 10K correspond à une variation de 10 °C
EXERCICE N°3
En utilisant les données de la notice descriptive cicontre :
1) Calculer la quantité d’énergie nécessaire pour
chauffer les 3,5 L d'eau dans les conditions
indiquées.
Q=m.ceau.= 3,5. 4180.(40-15)= 3,7.105 J
2) En déduire la puissance thermique correspondante.
Pth = Q / t = 3,7.105 / 60 = 6,1.103 W
3) La puissance indiquée sur la notice est-elle
conforme ?
Conforme Pth = Pélec mais cela suppose 100% de
rendement !
Données : ceau = 4180 J.kg-1.°C-1
masse volumique de l'eau : = 1 kg.L-1
EXERCICE N°4
Norme d’isolation
2
-1
Préconisations pour R (en m .K.W ):
Un plafond non isolé de 100 m2 est constitué d’un matériau
 Toitures : 4,5 (minimum) à 8 (idéal)
dont la résistance thermique vaut
 Murs extérieurs : 2,5 à 4
Rthp = 0,59 m2.K.W-1.
 Sol sur terreplein : 1,5 à 3
La température intérieure est θi = 20 °C et la température  Sol ou plafond sur ou sous local non
chauffé : 3,5 à 6
au-dessus du plafond est θe = 5 °C.
1) Les préconisations sont-elles respectées ? justifier.
Rthp = 0,59 m2.K.W-1< 3,5 => inférieur aux préconisations pour un plafond
2) Calculer le flux thermique Φ1 à travers le plafond non isolé.
Φ1= S.  / Rth = 100.(20-5)/0,59 =2542 W
On souhaite améliorer l’isolation de ce plafond en projetant 20 cm de ouate de cellulose sur le
dessus du plafond. La conductivité thermique de la ouate de cellulose est =0,042 W.m-1.K-1.
3) Calculer la résistance thermique Roc de cette épaisseur de ouate de cellulose.
Roc= e/= 20.10-3/0,042 = 4,8 m2.K.W-1
4) En déduire la résistance thermique totale Rthtot de l’ensemble {matériau du plafond+ isolant}.
Quelle remarque peut-on faire ?
Rth tot= Roc + Rthp = 0,59 + 4,8 = 5,4 m2.K.W-1
5) Calculer le nouveau flux thermique Φ2 traversant le plafond. Conclure.
Φ2 = S.  / Rth tot = 100.(20-5)/5,4 = 278 W les déperditions thermiques sont divisées par presque 10!
EXERCICE N°5
On donne ci-dessous une partie de la notice d’une caméra thermographique :
1) A l’aide de la notice, donner la plage spectrale de cette caméra.
Plage spectrale : 8-14µm
2) A quel type de rayonnement cette gamme correspond-elle ? 8-14µm= 800-1400 nm on est dans les ondes IR
3) Déterminer les températures mesurables par une telle caméra en utilisant la loi de Wien.
Exprimer ces températures en °C.
Tmax = 2,9 10-3/ max = 2,9 10-3/ 8.10-6 = 363 K= 90 °C
Tmin = 2,9 10-3/ max = 2,9 10-3/ 14.10-6 = 207 K= -66 °C
4) Pour accéder à des températures plus élevées, faut-il augmenter ou diminuer les longueurs d’ondes
mesurables? justifier.
Tmax = 2,9 10-3/ max il faut diminuer la longueur d’onde car elle varie en sens inverse à la température
5) Citer quelques usages de ce type de caméras.
Diagnostique thermographique de l’habitat, surveillance vidéo, diagnostique industriel, etc.
Données :
Tmax = B ,
avec B = 2,9 10-3 K.m constante de Wien