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Niveau maths spé
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Diffusion thermique

Posté par
Scorpios75
10-01-18 à 18:38

Bonjour, j'ai un exercice à rendre mardi prochain sur la diffusion thermique, mais j'ai un soucis sur une question, voici l'énoncé:

On modelise un homme par une sph ´ ere de rayon ` R = 0.5 m. Pour maintenir sa temperature ´
interne supposee uniforme ´ a` Ts = 37 ◦C dans un milieu exterieur (air ou eau) de conductivit ´ e´
thermique λ, de temperature ´ T0 = 0
◦C, celui-ci developpe une puissance volumique ´ p constante
et uniforme. On supposera le fluide immobile autour de l'homme
Montrer que p =3λ(Ts − T0)/R2
.
2) Quelle est la valeur de p dans l'air ? Dans l'eau ? Commenter.
3) Le corps humain produit une puissance PATP = 200 W supposee constante. ´
a) Montrer que l'equation diff ´ erentielle v ´ erifi ´ ee par la temp ´ erature ´ Th de l'homme s'ecrit ´
dTh/dt +Th/τ=T∞/τ
avec τ et T∞ sont a determiner en fonction de la masse ´m, la capacite calorifique massique c de l'homme, T0, PATP, R et λ.


Alors 1 et 2 ça va, mais la 3 a) j'ai donc du mal, je vois bien qu'il faut appliquer le premier principe, avec dU=Qe + Qc= -Flux dt + PATPdt.
Sauf que je ne vois pas trop comment me débrouiller ensuite, je dois sûrement faire intervenir les résistances thermiques?
Je vous remercie d'avance pour toute aide et vous souhaite une bonne soirée.
Scorpios

Posté par
vanoise
re : Diffusion thermique 11-01-18 à 11:47

Bonjour
Attention à tes notations ; j'espère que tu fais bien la différence entre la notation “d” et la notation "” ; pour un système fermé en absence de travail reçu :

dU=\delta Q

dU=\frac{dU}{dt}\cdot dt=p_{TH}.dt\quad soit\quad\frac{dU}{dt}=p_{TH}

où pTH désigne la somme des puissances thermiques reçues (au sens algébrique du terme). Cela donne, dans la mesure où la capacité thermique isochore du corps humain peut être considérée comme fixe :

C_{v}.\frac{dT_{h}}{dt}=P_{ATP}-\frac{3\lambda}{R^{2}}\left(T_{h}-T_{0}\right)
Tu devrais t'en sortir pour la suite.

Remarque : la valeur numérique de pATP me semble largement surévaluée... Es-tu sûr de tes sources documentaires ?



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