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Conduction thermique

Posté par
rom29
26-10-11 à 18:47

Bonjour,

J'aimerais, s'il vous plait, avoir des explications pour une meilleure compréhension mon cours de physiques « Conduction thermique ».

Soit l'équation de la chaleur :

   ρcp ∂T/∂t=div(λgradT)+P

Soit en cartésien : ρcp ∂T/∂t=∂/∂x(λx ∂T/∂x)+  ∂/∂y (λy ∂T/∂y)+∂/∂z (λz ∂T/∂z)+P

Si on fait les hypothèses suivantes :

-régime stationnaire
-P = 0
-Milieu homogène et isotrope
-Conduction monodirectionnelle (ox)

On peut écrire :   ∂/∂x(λx ∂T/∂x)=0  et donc   ∂T²/∂x²=0 car λ est constant.
Jusqu'ici pas de problème, mais dans mon cours il est indiqué que si le milieu n'est pas homogène l'équation générale s'écrit :

λ∆T+gradλgradT-ρcp ∂T/∂t=-P (1)
Pouvez vous me détailler l'expression de l'équation de la chaleur pour arriver a la formule (1) merci.

Et j'ai une seconde question :

Pour un cylindre l'équation de la chaleur devient (il me semble) :

ρcp ∂T/∂t=λr ∂T²/∂r²+1/r λr ∂T/∂r+λθ 1/r  ∂T/∂θ+λz ∂T/∂z+P                    
Et donc si :
-le régime est stationnaire
-milieu homogène est isotrope
-P=0
-Conduction seulement radiale

Je peux écrire :  λr ∂T²/∂r²+1/r λr ∂T/∂r=0
λr((∂T^2)/(∂r^2 )+1/r  ∂T/∂r)=0
∂T²/∂r²+1/r  ∂T/∂r=0   (2)
Et j'aimerais savoir comment on passe de la relation (2) à ceci :  
1/r (∂/∂r(r ∂T/∂r))=0 pour ensuite intégrer et retrouver l'équation de la température en fonction du rayon.
Merci d'avance.

Posté par
efpe
re : Conduction thermique 26-10-11 à 19:25

salut
pour répondre à ta première question, il faut juste connaitre une formule sur les opérateurs vectoriels :
div(.) = grad() . + div().

ici = grad T
et div(grad T) = T par définition

Posté par
efpe
re : Conduction thermique 26-10-11 à 19:41

pour ta 2e question, en développant l'expression que tu peux intégrer, tu dois rtomber sur l'expression (2)

Posté par
rom29
re : Conduction thermique 26-10-11 à 23:20

Merci beaucoup pour tes explications !Seulement je suis désolé j'aimerais avoir quelques précisions (j'ai envie de bien maîtriser ces notions importantes)
je ne connaissais pas la relation
                   div( λgradT) = grad( λ)gradT + div (gradT) λ
première question: je suppose qu'il s'agit seulement d'un développement comme ou pourrait le faire pour ln(axb) = ln(a) + ln(b)?

Ensuite si  λ est constant on retrouve bien  λdiv(gradT)et donc λ∆T je suis d'accord
Mais pourquoi le terme grad(λ)gradT s'annule? le gradient d'une constante est nul?

Sinon pour ta deuxième réponse je ne vois pas du tout ...pourrais tu développer un peu plus stp?!

Merci d'avance en tout cas

Posté par
efpe
re : Conduction thermique 27-10-11 à 13:23

Citation :
je ne connaissais pas la relation
                   div( λgradT) = grad( λ)gradT + div (gradT) λ
première question: je suppose qu'il s'agit seulement d'un développement comme ou pourrait le faire pour ln(axb) = ln(a) + ln(b)?


normal que tu ne la connaisses pas, mais il existe un tas de relations liant les opérateurs vectoriels (grad, div, rot, , ...) entre elles. Il s'agit d'un "développement" qui se rapproche de la dérivée (u.v)' = u'.v + u.v'

Citation :
Ensuite si  λ est constant on retrouve bien  λdiv(gradT)et donc λ∆T je suis d'accord
Mais pourquoi le terme grad(λ)gradT s'annule? le gradient d'une constante est nul?


oui grad() tu sais que c'est la dérivée de sur chacune de ses coordonnées. Donc si est constant, sa dérivée est nulle !



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