Effusivite thermique

Effusivite thermique

Effusivité thermique

L'effusivité thermique d'un matériau est sa capacité à échanger de l'énergie thermique avec son environnement. Elle est donnée par

E=\sqrt{\lambda\rho c}

où

λ est la conductivité thermique du matériau (en [W·m-1·K-1])
ρ la masse volumique du matériau (en [kg.m-3])
c la capacité thermique massique du matériau (en [J.kg-1.K-1])

Elle s'exprime donc en J.K-1.m-2.s-1/2.

Sens physique et paradoxe du marbre froid

Le théorème essentiel dit "théorème du contact thermique" est le suivant :

Soit un matériau 1, d'effusivité E1 à la température T1, mis en contact avec un matériau 2 d'effusivité E2 et de température T2. On suppose que la mise en contact se fait par une surface plane parfaitement lisse. On néglige donc la résistance de contact. Quelle est immédiatement après le contact la température de surface des deux matériaux ?

La réponse n'est évidemment ni T1 ni T2, mais assez vraisemblablement entre les deux. Ce n'est pas non plus (T1+T2)/2 car on conçoit que la diffusivité importe, ainsi que la capacité thermique des matériaux. La réponse est donc :

T = {(E1.T1 + E2.T2) \over (E1+E2)}

avec T,T1,T2 dans la même unité de température qui peut être le kelvin ou le degré Celsius.


Par exemple, si l'on pose la main sur du bois et de l'acier de même température (disons 20 °C), l'acier paraîtra plus froid car son effusivité est de 14 000 J/K/m2/s1/2 et celle de la peau 400. La température alors ressentie par les capteurs de la peau est : (14000x20 + 400x37) / 14400 = 20.47 °C. Par contre, pour le bois d'effusivité de l'ordre de 400 également, la température ressentie (400x20 + 400x37) / 800 = 28.5°C : le bois est ressenti comme une matière "chaude", alors que sa température est la même que celle de la pièce, 20 °C .

Lien et différence avec la diffusivité thermique

Ne pas confondre l'effusivité thermique avec la diffusivité thermique D = {\lambda \over \rho c} en m²/s. Les deux valeurs sont évidemment liées : E=\sqrt{D} \cdot \rho c.

Toutes deux sont les grandeurs essentielles pour quantifier l'inertie thermique.

A la différence de la diffusivité thermique qui décrit la rapidité d’un déplacement des calories à travers la masse d’un matériau, l’effusivité décrit la rapidité avec laquelle un matériau absorbe les calories. Plus l’effusivité est élevée, plus le matériau absorbe d’énergie sans se réchauffer notablement. Au contraire, plus elle est faible, plus vite le matériau se réchauffe.

Voir aussi

  • Portail de la physique Portail de la physique
Ce document provient de « Effusivit%C3%A9 thermique ».

Wikimedia Foundation. 2010.

Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Effusivite thermique de Wikipédia en français (auteurs)

Игры ⚽ Поможем решить контрольную работу

Regardez d'autres dictionnaires:

  • Effusivité Thermique — L effusivité thermique d un matériau est sa capacité à échanger de l énergie thermique avec son environnement. Elle est donnée par où λ est la conductivité thermique du matériau (en [W·m 1·K 1]) ρ la masse volumique du matériau (en [kg.m 3]) c la …   Wikipédia en Français

  • Effusivité thermique — L effusivité thermique d un matériau caractérise sa capacité à échanger de l énergie thermique avec son environnement. Elle est donnée par : où λ est la conductivité thermique du matériau (en [W·m 1·K 1]) ρ la masse volumique du matériau (en …   Wikipédia en Français

  • THERMIQUE — La thermique est la branche de la physique qui traite des échanges de chaleur accompagnés ou non d’échange de masse et de changement de phases. Elle peut donc être considérée comme partie intégrante de la thermodynamique des phénomènes… …   Encyclopédie Universelle

  • Conductibilité thermique — Conductivité thermique La conductivité thermique est une grandeur physique caractérisant le comportement des matériaux lors du transfert thermique par conduction. Cette constante apparaît par exemple dans la loi de Fourier (voir l’article… …   Wikipédia en Français

  • Conductivite thermique — Conductivité thermique La conductivité thermique est une grandeur physique caractérisant le comportement des matériaux lors du transfert thermique par conduction. Cette constante apparaît par exemple dans la loi de Fourier (voir l’article… …   Wikipédia en Français

  • Conductivité Thermique — La conductivité thermique est une grandeur physique caractérisant le comportement des matériaux lors du transfert thermique par conduction. Cette constante apparaît par exemple dans la loi de Fourier (voir l’article Conduction thermique). Elle… …   Wikipédia en Français

  • Conductivité thermique — Pour les articles homonymes, voir Conductivité. La conductivité thermique ou Conductibilité thermique est une grandeur physique caractérisant le comportement des matériaux lors du transfert thermique par conduction. Notée λ (ou k en anglais),… …   Wikipédia en Français

  • Isolant thermique — Sur les autres projets Wikimedia : « Isolant thermique », sur Wikimedia Commons (ressources multimédia) Isolant thermique sur la sonde spatiale …   Wikipédia en Français

  • Inertie thermique — Lorsqu un matériau se trouve à l équilibre thermique, sa température est fixe et les échanges de chaleur (échange par conduction, convection, rayonnement) qu il a avec son environnement sont équilibrés (autant de chaleur reçue de son… …   Wikipédia en Français

  • Diffusivité thermique — La diffusivité thermique est une grandeur physique qui caractérise la capacité d un matériau continu à transmettre un signal de température d un point à un autre de ce matériau. Elle dépend de la capacité du matériau à conduire la chaleur (sa… …   Wikipédia en Français

Share the article and excerpts

Direct link
… Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”