Comportements physiques élémentaires
Définition : Capacité thermique
La capacité thermique (ou capacité calorifique) d’un corps est une grandeur permettant de quantifer la possibilité qu’a un corps d’absorber ou restituer de l’énergie par échange thermique au cours d’une transformation pendant laquelle sa température varie.
La capacité thermique est l’énergie qu’il faut apporter à un corps pour augmenter sa température d’un kelvin. Elle s’exprime en Joule par Kelvin (J/K).
C’est une grandeur extensive : Plus la quantité de matière est importante plus la capacité thermique est grande.
L’équation (premier principe de la themrodynamique) qui caractérise la capacité thermique est :
\(\displaystyle \color{red}{C\times \frac{d\theta(t)}{dt} = P_{th}(t)}\)
où \(\theta\) est la température de la pièce, \(C\) la capacité thermique et \(P_{th}(t)\) la puissance thermique reçue par la pièce.
Définition : Conduction thermique
La conduction thermique est un transfert thermique spontané d’une région de température élevée vers une région de température plus basse, et est décrite par la loi dite de Fourier : \(\displaystyle \color{red}{\Phi=-\lambda\frac{dT}{dx}}\)
où \(\Phi\) est le flux de chaleur et \(\lambda\) un coefficient matériau.
Définition : Résistance thermique
Matériau :
La résistance thermique \(R_T\) d'un matériau dépend de l'épaisseur \((e)\) et de la conductivité thermique de celui-ci \(\lambda)\).
\(\displaystyle \color{red}{R_T=\frac{e}{\lambda}}\) en \(m^2.K/W\)
Dans le cas, de parois composites, on fait la somme des résistances thermiques des différents éléments la composant.
Dans tous les cas, il faudra également prendre en compte les résistances thermique superficielles intérieure et extérieure de la paroi \(Rsi\) et \(Rse\).
\(\displaystyle \color{red}{R_T=Rse+\sum\limits_{i} R_{Ti}+Rsi}\)
Définition : Déperdition thermique
Matériau :
La déperdition thermique d'un matériau \(U\) est l'inverse la résistance thermique \(R_T\) de celui-ci.
\(\displaystyle \color{red}{U=\frac{1}{R_T}}\) en \(W/m^2.K\)
Murs :
Pour obtenir, les déperditions d'un mur, il faut multiplier par la surface de celui-ci en \(m^2\). L'unité devient alors \(W/K\).