Propagation de la chaleur dans une barre métalique cylindrique le long d'une direction donnée

Abstract

Les phénomènes de transfert de chaleur interviennent dans beaucoup d’activités industrielles et aussi dans la vie de tous les jours (chauffer son habitation ou porter un liquide à l’ébullition dans une casserole). C’est pour l’ensemble de ces raisons que nous proposons une brève analyse théorique sur les modes de transferts de la chaleur et une étude expérimentale de la propagation de la chaleur dans une barre cylindrique en cuivre. La chaleur est souvent confondue dans l’esprit commun avec la température. Ce sont deux idées assez différentes, même si elles sont très liées. La chaleur peut être définie comme le transfert de l’agitation thermique d’un corps à un autre. Elle peut être considérée comme une énergie. Alors que la température est la mesure du degré de l’agitation thermique : plus les molécules d’un corps sont agitées, plus le corps est chaud. Dans le cadre de ce mémoire, nous allons dans le premier chapitre préciser les différents modes de transfert de la chaleur qui se produisent suivant deux procédés qui se ressemblent : - soit par contact: c'est la conduction thermique; - soit à distance: c'est le rayonnement thermique. Le troisième mode de transfert d'énergie calorifique qui est la convection. (Échange de chaleur entre un fluide et un solide) est aussi examiné. Dans ce cas le phénomène thermique se complique par le déplacement de matière et au transfert de chaleur se superpose le transfert de masse. Dans ce chapitre il s’agit de montrer la différence entre les trois modes de transfert de chaleur. Dans le deuxième chapitre nous allons suivre l’évolution de la température dans un milieu conducteur et montrer qu’elle est régie par l’équation aux dérivées partielles dite équation de la chaleur. Cette équation est difficile à résoudre dans le cas générale, mais elle présente des solutions particulières sous certaines conditions dites conditions initiales. Le troisième chapitre est consacré à l’étude de la propagation de la chaleur par convection. Dans le chapitre IV, nous décrivons la structure du rayonnement thermique (radiation). Le dernier chapitre est concerné à l’étude expérimentale de la propagation de la chaleur dans une barre cylindrique en cuivre par conduction.