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Niveau maths spé
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Diffusion thermique et effet de joule

Posté par
eleonore
14-10-13 à 21:57

Bonsoir,
j'ai un exercice à faire mais je ne m'en sors vraiment pas.. Je vous donne l'enoncé puis ce que j'ai fais

Un barreau cylindrique de longueur l = 25 cm est parcouru par un courant de densité j=5x 10^5 A/m²; sa conductivité éléctrique est = 7,7 x 10^5 ^-1/m^-1.
L'energie thermique dégagée par effet de joule s'evacue par conduction dans le conducteur de conductivité thermique = 50 W.m-1.C-1

1) établir l'équation d'évolution de la température T(x,t)

Ici, je pense que ce n'est qu'une question de cours, et je suis arrivée à :
²T/t = /c x ²T/x²  - (I²/S²)c

2) En déduire en régime permanent le profil de température T(x) lorsque les  extremités T(0) et T(L) sont imposées; le flux thermique est il independant de x?

Ici j'ai trouvé un exercice semblable, qui m'a permit de dire que en RP, T est independant de t donc il y a non accumulation d'energie dans la tranche , on a alors d²Ux= 0
donc
²T/x² = -I²/

Ce même exercice m'a permi d'en deduire le resultat, donc T(x) = Ax²+Bx+C j'ai tout de meme continué le calcul, mais je ne comprend pas comment on obtient une resolution d'equa diff de cette forme là, toutes celles que je connais ont une exponentielle.. c'est donc ma première question.

J'ai continué le calcul, j'ai alors :
A= -I²/2
B et C sont donnés par les conditions aux limites :
x=0 => T1= 0
x=L => T2= -I²/S²L²+BL+C


Donc T(x) =- I²/2S² x² +(T2T1+(²L²/2S²))/L + T1

Et je n'arrive pas à en conclure que le flux est independant de x..
Soit, le flux.
=dQ/dt=jthdS
= jthS
Cependant cela nous amène à =R non? Ca ne me paraît pas logique;...


Et troisième et dernière question, que je n'ai tout simplement pas réussi à aborder :

3) Trouver, en régime quasi-stationnaire, l'endroit où démarre la fusion sachant que le barreau est maintenu à une difference de temperature T(L)-T(0)=50°C




Merci de votre aide.

Posté par
efpe
re : Diffusion thermique et effet de joule 15-10-13 à 21:00

salut

1) l'effet joule entraine une puissance volumique : P = j²/

en stationnaire, tu dois donc arriver à l'équation : d²T/dx² = -j²/

2) d'où T = -j²/(2) x² + Ax + B

tu peux déduire A et B

tu auras à calculer dT/dx pour trouver el flux de chaleur



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