Le transfert de chaleur Les calculatrices permettent de déterminer la quantité de chaleur qui se déplace entre les objets. Elles utilisent trois formules principales basées sur le mode de propagation de la chaleur.
La conduction thermique se produit lorsque la chaleur traverse des matériaux solides. Sa formule est la suivante :
Q = k × A × (T₁ - T₂) / d.
Voici ce que signifie chaque partie :
Imaginons que vous ayez une tige métallique. Une extrémité est à 100 °C et l'autre à 20 °C.
Si la tige est en aluminium (k = 205), a une surface de 0.01 m² et mesure 0.5 mètre de long, le transfert de chaleur serait de 328 watts.
La convection se produit lorsque la chaleur se déplace à travers des liquides ou des gaz. Sa formule est la suivante :
Q = h × A × (T_surface - T_fluid)
Décomposition de la formule :
Le coefficient de convection dépend de nombreux facteurs. La vitesse du vent l'influence fortement.
Par exemple, une plaque chauffante à 80 °C dans un air à 20 °C peut transférer la chaleur différemment selon les conditions. Sans vent (h = 5), une plaque de 0.1 m² transfère 30 watts. Avec un ventilateur soufflant (h = 25), elle transfère 150 watts.
La convection naturelle se produit sans mouvement d'air forcé. La convection forcée utilise des ventilateurs ou des pompes pour déplacer le fluide plus rapidement.
Le rayonnement thermique transfère la chaleur par ondes électromagnétiques. Sa formule est la suivante :
Q = ε × σ × A × (T₁⁴ - T₂⁴)
Voici ce que représente chaque symbole :
Contrairement à la conduction et à la convection, le rayonnement fonctionne dans le vide.
Les surfaces sombres et rugueuses ont des valeurs d'émissivité élevées proches de 1. Les surfaces métalliques brillantes ont des valeurs faibles proches de 0.05.
Un objet noir à 373 K (100 °C), d'une surface de 0.1 m² et d'une émissivité de 0.95, rayonne environ 122 watts dans une pièce à 293 K (20 °C). Une surface en aluminium brillant à la même température ne rayonne qu'environ 6 watts.
