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3ème année S.5 VAC resp. : Samuel GOUGEON 11 +11 h module Physique 2 [ 20 % ]

Thermique [515EN006 : 663]

Dominante(s) : Physique Chimie

Working language Conversation, Questions/Answers : English possible

Durée [h] Intervenants (responsable)
TD* 5 5 Yosra DAMMAK, Samuel GOUGEON
TP 6 6 Samuel GOUGEON

Pré-requis
   
  •  
  •  419 -  s.5 :  Mathématiques/Logiciels scientifiques
       
  •  
  •  422 -  s.5 :  Physique : fondamentaux

    Pédagogie
    Le polycopié du cours-TD est distribué et travaillé avant la 1ère séance de travaux dirigés. Durant les séances encadrées, chaque étudiant ou sous-groupe d'étudiants travaille à son rythme aux exercices d'application fournis dans le polycopié et peut progressivement valider son travail en consultant les réponses disponibles.

    Compétences visées référencées
    Disciplines
    • physique
    • mathématiques (Algèbre, analyse, probabilités et statistiques)
    • programmation informatique
    • Physique, matériaux, optique, thermique
    • Instrumentation, capteurs, actionneurs
    • Informatique d'instrumentation
    • Traitement du signal et de l'image
    Savoirs-faire
    • concevoir des modèles théoriques (calcul, simulation, modélisation)
    • Concevoir, réaliser et régler des montages / bancs d'essai / ouvrages
    • Réaliser des mesures, analyser des données
    Savoirs-être
    • être rigoureux
    • capacité de concentration
    • travailler en équipe
    Contenu
    Travaux Dirigés

    La formulation des modes de transfert thermique -- conduction, advection dont la convection, et rayonnement -- étudiés en tronc commun général est brièvement rappelée. Les compléments suivants sont ensuite apportés :

    • Traitement de problèmes de réchauffement ou de refroidissement progressif en fonction du temps.

    • Résistance thermique
      • Associations en série ou en parallèle
      • Résistance radiale d'une gaine cylindrique
      • Autre géométrie
      • Résistance de contact
    • Equation générale de propagation de la chaleur

      • Loi de Fourier
      • Etablissement et termes de l'équation
      • Diffusivité thermique
      • Source de chaleur modulée : épaisseur de peau ; déphasage.
      • Effusivité. Température de contact

    • Effets et coefficients thermoélectriques
      • Coefficient thermoélectrique
      • Effet et coefficient  Thomson
      • Effet Peltier. Applications
      • Effet Seebeck. Thermocouples. Thermopiles.
    Travaux Pratiques

    Les travaux pratiques sont organisés en 6 ateliers de 1 heure. Ils portent sur le programme vu en cours/TP, ainsi que sur la partie Rayonnement vue en tronc commun de physique.

    • Atelier n° 1 :
      • Radiomètre de Crookes
      • Mesures de spectres thermiques et non thermiques en visible et proche infrarouge de différents types de sources lumineuses. Applicabilité des lois de Planck et de Wien.

    • Atelier n° 2 : Conduction de la chaleur dans un barreau de laiton :
      • Détermination de la conductivité thermique du laiton
      • Détermination expérimentale d'une résistance thermique de contact

    • Atelier n° 3 : Thermosiphon. Calorimétrie
      • Mise en évidence de la circulation d'un fluide provoquée par convection thermique.
      • Réflexion sur la conception des bouteilles thermos (dites isothermes).
      • Détermination expérimentale de la chaleur massique du laiton et de l'aluminium

    • Atelier n° 4 : Thermographie infrarouge (CND) : approche 
      • Thermographie infrarouge :
        • Caméra thermique : spécifications, mise en oeuvre.
        • Logiciel de traitement et de visualisation : prise en main ; paramétrage 
        • Effet narcisse : mise en évidence
        • Notion de température réfléchie 
      • Thermométrie par sonde en contact, par sonde enfouie, par thermographie : étude comparative
        radiateur_neg.png
    • Atelier n° 5 : Refroidissement par rayonnement
      • Etude expérimentale comparative du refroidissement de 3 corps chauds par rayonnement. Modélisation en fonction de l'émissivité.
      • Thermomètre infrarouge : spécifications, usages

    • Atelier n° 6 : Tension Seebeck délivrée par une jonction Fe-Cu et Cu-Fe-Cu : mesures expérimentales sur [20, 350] °C. Estimation du coefficient Seebeck |ECu - EFe| sur [20, 150] °C.

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