Les transferts de chaleur

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COMBUSTIBLE COMBURANT Hydrogène (H 2 ) Oxygène (O 2 ) Bris des liaisons chimiques SOURCE DE CHALEUR (énergie d’activation) COMBUSTION Lors d’une combustion, une source de chaleur de départ brise des liaisons chimiques à l’intérieur des molécules de combustibles et de comburants. Leurs énergies internes sont alors libérées et converties en énergie interne de produits de combustion. Une grande partie de l’énergie est également transformée en énergie thermique (chaleur), c’est pourquoi on dit qu’une combustion est toujours exothermique. Notons que l’énergie thermique est proportionnelle à la température d’un corps et que la température est la mesure de la quantité de chaleur contenue dans un corps. 2. On ne peut transformer toute l’énergie fournie en travail utile, car il y a toujours des pertes d’énergie irrécupérables et irréversibles. De plus, la chaleur se transfère naturellement d’un corps chaud vers un corps froid, jamais l’inverse. 3. Ex : Lorsqu’une voiture freine, la température des freins augmente et il y a des pertes de chaleur. L’énergie cinétique de la voiture est convertie essentiellement en énergie mécanique pour le système de freinage et une partie est perdue en énergie thermique dans l’environnement, de façon irréversible. TRANSFERTS DE CHALEUR En thermodynamique, la chaleur est décrite comme la mesure d’un changement d’énergie interne d’un système, lorsqu’il n’y a pas de travail effectué. En termes simplifiés, la chaleur pourrait être définie comme de l’énergie thermique en mouvement, c’est-à-dire de l’énergie thermique qui voyage d’une région « chaude » ou à plus haute température, vers une région « froide » ou à plus basse température. En voyageant ainsi, la chaleur est transférée d’un corps à un autre, jusqu’à l’atteinte d’un équilibre de température entre les deux corps. Flux Flux de de chaleur chaleur = = taux taux de de transfert transfert (kJ/s (kJ/s ou ou W) W) TRANSFERT DE CHALEUR PRODUITS DE COMBUSTION Eau (H 2 O) ÉNERGIE ÉNERGIE INTERNE ÉLEVÉE INTERNE FAIBLE _________________________________________________________________________________________ Article 6 : Les transferts de chaleur, tous droits réservés © Josianne Roy, www.spiq.ca 2
Lorsque la chaleur est transférée d’un corps à un autre, leurs énergies internes sont modifiées. Parfois, un transfert de chaleur provoque aussi un changement de phase (ou d’état) de la matière. Par exemple, un contenant en plastique se met à fondre lorsqu’il se trouve à proximité d’un feu. Ainsi, on distingue deux types de chaleur : la chaleur sensible, qui engendre la hausse de température d’un corps sans qu’il ne change de phase, et la chaleur latente, qui provoque un changement de phase sans modifier la température d’un corps. Molécules complètement liées et avec peu de mouvement Ex: eau Les transferts de chaleur entre deux corps varient surtout en fonction : de la température initiale des corps de la phase des corps (gaz, liquide, solide) du type de transfert de chaleur ; rayonnement, convection, conduction, … de la vitesse de transfert de chaleur fusion/liquéfaction évaporation/vaporisation Transfert de chaleur Molécules partiellement liées et en mouvement partiel du taux d’absorption de chaleur et de l’émissivité des corps Transfert de chaleur Aucune liaison entre les molécules et en mouvement continu Dans un incendie, les transferts de chaleur peuvent se faire de plusieurs façons, dont les trois principales sont : la convection, le rayonnement et la conduction. Par exemple, la chaleur se propage : par convection, lorsqu’un courant ascendant d’air chaud (panache) est créé au-dessus d’une flamme ; les particules chauffées par la flamme emportent avec elles leur énergie thermique et la diffusent par collision à d’autres particules plus froides. par rayonnement, lorsqu’une matière en feu se trouve à proximité d’un objet, avec un volume d’air qui les sépare ; des particules de lumière (photons) transportent de l’énergie à travers des gaz. par conduction, lorsqu’un solide froid touche directement à un objet en feu ; les particules du solide s’agitent sous l’effet de la chaleur et font bouger les autres particules qu’elles touchent. _________________________________________________________________________________________ Article 6 : Les transferts de chaleur, tous droits réservés © Josianne Roy, www.spiq.ca 3
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