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Conduction dans un barreau en régime stationnaire

Posté par
silver50
15-03-17 à 15:48

bonjour a tous j'ai quelques questions a résoudre qui m'embêtent quelque peu:

On se propose d'étudier le transfert de chaleur par conduction dans un barreau cylindrique en laiton, supposé homogène, de longueur L, de section S, de conductibilité thermique  supposé constante, isolé latéralement, chauffé à une extremite (x=0) par effet Joule et refroidit de l'autre (x=L) à l'aide d'un circuit de refroidissement d'eau.

1) Ecrire la loi de Fourrier exprimant le flux de chaleur Q̇ se propagrant sur un troncon d'epaisseur x et soumis à une difference de temperature T.

2) Indiquer le type de conditions aux limites en x=0 et x=L.

3) Montrer qu'en régime stationnaire, le profil de température dans le barreau est linéaire et donner l'expression de la température en fonction de x,L,,T(x=L) et P où P est la puissance electrique injectée par effet joule.

4)Expliquer comment peut-on mesurer la conductibilité thermique  du barreau ?

5)Ecpliquer comment on peut déterminer la conductivité thermique du barreau sans nécessairement connaitre T(eau)

Voila ce que j'ai fais :

1) flux= -lambda*S*(deltaT/deltax)

2) En x=0 : on utilise la condition de neumann
   En x=L :  condition de Dirichlet

3) Je ne vois pas trop j'ai pensé a utilisé la puissance par effet joule mais je n'obtiens pas grand chose.

4) On calcul le flux de chaleur puis à l'aide de la loi de Fourrier on retrouve  le lambda
5)je ne sais pas.

merci pour votre aide les amis

Posté par
vanoise
re : Conduction dans un barreau en régime stationnaire 15-03-17 à 17:18

Bonjour
Je ne trouve pas ton énoncé parfaitement clair...
Peut-être : faut-il considérer le flux thermique entrant en x = 0 comme une constante puisque la puissance fournie par effet Joule est constante. Cela te donne une condition sur la dérivée de T par rapport à x en x = 0 ;
peut-être faut-il considérer l'autre extrémité en équilibre thermique avec un thermostat : ainsi T(x=L)=Teau = constante.
Pour cela, il faut imaginer un dispositif tel que la totalité de la puissance (ou au moins une proportion connue de cette puissance) produite par effet Joule traverse le barreau.

Posté par
silver50
re : Conduction dans un barreau en régime stationnaire 15-03-17 à 17:34

en fait ce qui me dérange justement c'est la puissance je vois pas le report entre la puissance électrique par effet joule et le flux de chaleur a la position initiale.

Posté par
vanoise
re : Conduction dans un barreau en régime stationnaire 15-03-17 à 18:02

Citation :
je vois pas le report entre la puissance électrique par effet joule et le flux de chaleur

un flux thermique à travers une surface donnée est  la quantité de chaleur traversant la surface par unité de temps, c'est donc la puissance thermique à travers la surface considérée. Cette puissance est aussi appelée flux thermique car elle peut s'exprimer comme le flux du vecteur densité de flux thermique à travers cette surface.
Je pense (réserves déjà faites...) qu'il est possible ici d'écrire , en utilisant les notations de la question 3) :

P=-\lambda.S.\left(\frac{dT}{dx}\right)_{x=0}

Posté par
silver50
re : Conduction dans un barreau en régime stationnaire 15-03-17 à 18:07

ah oui j'avais pas fait le rapport donc en gros P=flux en x=0  du coup avec cette donnée la ça m'aide pas mal déjà . Merci pour la précision



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