FORMULES de PHYSIQUE
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CHALEUR
-chaleur
Chaleur est synonyme d’énergie calorifique (ou thermique)-
On voit souvent l’expression "quantité de chaleur", ce qui ne veut rien dire de plus que "chaleur"
La chaleur est issue de 4 sources (qui sont toutes des chocs interparticulaires):
-mécanique, grâce à l’échange d’énergie cinétique des atomes de corps (frottements, conduction)
-chimique, grâce à la combustion (échange de particules entre divers corps)
-électrique, grâce à la résistance des atomes d’un conducteur, s’opposant au courant (effet Joule, convection)
-de rayonnement électromagnétique, par action des rayons heurtant les particules constitutives d’un corps
Equation aux dimensions :L2.M.T-2 Symbole Eq Unité S.I.+ : le Joule (J)
Relations avec d'autres unités :
1 tonne d’équivalent charbon (T.e.c) vaut 2,7 .1016 J.
1 tonne d’équivalent gaz naturel vaut 4,2 .1014 J.
1 tonne d’équivalent pétrole (T.e.p) vaut 4,2 .1010 J.
1 thermie (th) vaut 4,185.106 J.
1 kilowatt-heure (kwh) vaut 3,600.106 J.
1 kilocalorie (kcal) vaut 4,185.103 J
1 grande Calorie (Cal) vaut 4,185.103 J.
1 (kilo)frigorie (fg) vaut -4,185.103 J.
1 British thermal unit (B.T.U) vaut 1,055.103 J.
1 (petite)calorie (cal)--terme désuet-- valait 4,185. J.
1 Gigaélectronvolt (GeV) vaut 1,602.10-1 J.
Toutes les notions dont l’expression commence par le mot "chaleur "sont des énergies (thermiques, dont souvent des enthalpies) >>> comme chaleur de combustion, chaleur de vaporisation, chaleur de fusion, etc...indiquant l'énergie calorifique développée -ou réclamée pour changer d'état- dans une combustion, une vaporisation, une fusion, etc..
C'est par exemple la chaleur Eq = c'.m.T produite par l'élévation de température T d'une masse m d'un corps ayant une capacité thermique massique(c')
ÉQUATION de la CHALEUR
δT/δt = nt[δ²T / δx² + δ²T / δy² + δ²T / δz²]
avec T(K)= température absolue
x, y, z(m) et t(s)= coordonnées spatio-temporelles
nt(m²/s)= coefficient de diffusivité
nt est par ailleurs égal à (c*.V / C) où c*(W/m-K)= résistance linéique thermique
C(J/K)= capacité thermique et V(m3)= volume
On peut aussi écrire l'équation générale de la chaleur, sous la forme :
dT / dt = nt.ΔT + P* / ρ'.c'
où T(K)= température absolue
t(s)= temps
nt(m²/s)= constante de diffusion thermique
Δ(m-2)= Laplacien
P*(W/m3)= puissance volumique (production instantanée volumique de chaleur)
ρ'(kg/m3)= masse volumique du matériau
c'(J/kg-K)= capacité thermique massique
GRANDEURS DERIVEES de la CHALEUR
-chaleur (énergie thermique) instantanée voir puissance calorifique
-chaleur (énergie thermique) surfacique ou densité superficielle de chaleur
c’est l’énergie absorbée, ou transmise (irradiation thermique), ou reçue dans une surface donnée >> W ‘= E / S la surface S(m²) , l’énergie E(J) voir chapitre spécial
-chaleur (énergie thermique) surfacique spatiale
C’est une énergie spatiale, ramenée à une surface donnée .C'est synonyme de Fluence énergétique
S' = A* / S A* (J/sr)= énergie spatiale émise par sa surface S(m²)
-chaleur (énergie thermique) massique
voir chaleur massique avec pouvoir calorifique massique
voir aussi enthalpie massique(q’H)
-chaleur (énergie thermique) molaire
C’est une chaleur ramenée à une quantité de matière
E* = E / q E(J)= énergie calorifique et q(mol) quantité de matière
-chaleur molaire de combustion
Energie calorifique produite (à conditions T.P.N) par la combustion de la mole q d’un corps E*c = Et / q
-densité superficielle d'énergie molaire E(J)= énergie globale des particules impliquées dans la quantité de matière q passant dans la surface S(m2)
-chaleur (énergie thermique) volumique ou Densité volumique de quantité de chaleur
pv = Et / V énergie thermique Et(J) contenue dans volume V(m3)
et aussi dpv / dt = div.p*t
où pv(J/m3)= densité volumique de chaleur(énergie volumique)
p*(W/m2)= densité surfacique de flux de chaleur
t(s)= temps