Exos sympa sup/spé[bis] & Muscler son sens Physique !

Aussi. Surtout :smiley:

Tan Phi a écrit:

Une question annexe, que je me pose vraiment : j’ai tendance à tenir ma tasse de café ou de thé pour qu’elle refroidisse plus vite, me disant que ça permet un meilleur transfert thermique pour ces raisons de conductivité. Un ami me fait remarquer qu’en faisant ça je le réchauffe (puisque je le tiens…) ; qui a raison ? (je serais tenté de dire : moi)
Pour refroidir encore plus vite une tasse chaude :
:arrow_right: bien l’entourer avec les mains
:arrow_right: attendre d’avoir les mains très chaudes
:arrow_right: retirer les mains et toucher bien à plat une zone « froide » (la table, ses joues, …)
:arrow_right: recommencer plusieurs fois

J’ai testé pour vous et ça marche très très bien. :slight_smile:

on utilise le nombre de Grashof pour calculer le Nusselt
: on sent les mecs assez pointus en méca flu :slight_smile:

Quetzalcoatl : tiens ce serait un exo de thermo marrant ca…ca changerait du cycle de carnot :wink:

Comment expliquer mi/acroscopiquement que de l’air en mouvement refroidisse mieux que de l’air immobile ?

Le renouvellement des molécules d’air à la surface du matériau qu’on refroidit sera plus rapide avec de l’air en mouvement. donc chaque seconde, on a un nombre plus grand de molécules d’air qui viennent refroidir le matériau.

: on sent les mecs assez pointus en méca flu
si seulement :frowning:

C’est convaincant.

Heureux de l etre :grin:

Comment expliquer mi/acroscopiquement que de l’air en mouvement refroidisse mieux que de l’air immobile ?
Ca revient exactement au même que le coup des mains qu’on enleve de la tasse et qu’on fait refroidir « plus loin » avant de les remettre sur la tasse.
La on fait ca avec du gaz chaud et du gaz froid.

vincentroumezy a écrit:

Comment expliquer mi/acroscopiquement que de l’air en mouvement refroidisse mieux que de l’air immobile ?
Après ma réponse en une ligne, voici une réponse un peu plus détaillée, qui répond plutôt au côté « macro » de la chose

Tout d’abord, parlons de ce qu’on entend par air immobile.
On peut penser qu’il s’agit par exemple du cas où l’on pose la tasse de café chaud sur la table, et l’air ambiant, a priori immobile, la réchauffe. En opposant cette situation à celle où l’on souffle sur la tasse. Et effectivement, en soufflant, on refroidira mieux que sans souffler.

Mais si en l’absence de soufflement l’air était réellement immobile, il refroidirait *encore * moins. Car même lorsque l’on ne souffle pas, l’air n’est pas immobile…
En effet, même si l’on ne souffle pas sur la tasse, l’air se met en mouvement lui même selon le processus de convection naturelle. Cette convection est tout simplement due à la force de Buoyancy, à savoir ce que l’on appelle en France la poussée d’Archimède (j’ai mis le mot anglais juste parce que je le kiffe :grin: ) : l’air chaud en contact avec la tasse se dilate, devient moins dense, monte, et est remplacé par de l’air froid qui se réchauffe, remonte …Tout ceci se passe sur une épaisseur que l’on appelle « couche limite thermique » dont l’épaisseur est donnée par diverses relations et sert à déterminer le flux thermique qui va passer. (si tu veux en savoir plus, tu peux chercher des mots tels que nombre de Grashof ou nombre de Rayleigh sur google)

Evidemment, si l’on souffle sur la tasse, la même chose se produit mais cette fois ci, l’air est déjà en mouvement et la poussée d’archimède ne sert plus à rien. Et à nouveau, sur une fine couche limite thermique à proximité de la tasse, l’air va un peu dans tous les sens, se colle à la tasse, prend de l’énergie par conduction, puis s’en va.
On sait que la loi de Fourier nous donne que le flux de « chaleur » est proportionnel à la conductivité k par la relation q=k \frac{dT}{dx}
Si l’on exprime cette relation sur l’épaisseur \delta _T de la couche limite thermique, on a que q=k \frac{\Delta T}{L} \frac{L}{\delta _T}.
On nomme Nu= \frac{L}{\delta _T}, et \Delta T représente la différence de température entre la tasse et l’air qui est après la couche limite thermique. Autrement dit l’air à température ambiante.
On voit donc que pour exprimer la qualité du « refroidissement », il faut connaître l’épaisseur de la couche limite, ce que l’on peut approximativement avoir en simplifiant les équations de Navier Stokes (ce que Prandtl a fait pour nous il y a fort longtemps dans sa théorie des couches limites). Par exemple, pour de l’air, on a Nu qui vaut environ Pr^{\frac{1}{3}}.Re^{\frac{1}{2}} (Pr=nombre de Prandtl et Re= nombre de Reynolds) ce qui peut donner pour l’air a une vitesse correcte un Nu dans les 1000…
Donc q=k \frac{\Delta T}{10^{-2}}.1000=k \Delta T .100000
Ainsi, l’énergie thermique échangée peut être plus grande en convection forcée (lorsque l’on souffle) que par conduction pure !

Pour revenir a de l’air « réellement » immobile, de nombreux isolants fonctionnent sur le principe d’emprisonner de très petites bulles d’air. Suffisamment petites pour que l’air ne puisse pas bouger librement et faire de la convection. Ainsi la chaleur ne passe que par conduction, et l’air est un très mauvais conducteur.

J’espère ne pas avoir té totalement incompréhensible :grin:

Là, c’est vraiment complet !
Pas totalement icompréhensible, mais pas totalement compréhensible non plus (pour moi).

Non, la version complète, elle ne tient pas en si peu de lignes :smiley: Il faudra que tu relises quand tu auras étudié les transferts thermiques en MP. La loi de fourier est au programme de spé.

celle n’a n’a pas eu de succès :smiley: :
Vlastilin a écrit:

On souhaite isoler une conduite cylindrique de rayon R, avec une épaisseur e d’isolant de conductivité thermique k, et un coefficient d’échange conducto-convectif h avec l’extérieur. (régime permanent, conduite de longueur infinie…)

On montre alors par une analyse dimensionnelle que le flux transmis vers l’extérieur dépend de 2 variables : \frac{e}{R} et Nu=\frac{hR}{k}

Pourquoi, si Nu est trop grand, l’isolation peut-elle être complètement ratée ?

(isolation complètement ratée signifiant que le flux transmis vers l’extérieur en présence d’isolant peut être plus élevé qu’en absence d’isolant!!!)

Une autre question : à entendre la musique de mon voisin, j’ai l’impression que les basses fréquences sont moins atténuées par la traversée du mur.
Y a t il une loi simple pour l’absorption sonore? J’imagine qu’il est possible de faire un modèle simplifié mais j’ai pas trop réflechi à la question…
Nottament, quelqu’un aurait-il des données (type courbe log log) pour la dépendance en fréquence de l’absorption?

Oui. Un mur se comporte comme un filtre passe-bas (typiquement d’ordre 1), comme tout système mécanique en fait : un système masse-ressort amorti est aussi un passe-bas.

Juste pour chipoter …
Vlastilin a écrit:

En effet, même si l’on ne souffle pas sur la tasse, l’air se met en mouvement lui même selon le processus de convection naturelle. Cette convection est tout simplement due à la force de Buoyancy, à savoir ce que l’on appelle en France la poussée d’Archimède (j’ai mis le mot anglais juste parce que je le kiffe :grin: ) : l’air chaud en contact avec la tasse se dilate, devient plus léger, monte, et est remplacé par de l’air froid qui se réchauffe, remonte …
Arrrrgggghhhhh !!! NON !!! La masse se conserve, le fluide reste tout aussi lourd ! En revanche il est moins dense !

J’avais prévenu ! :wink:

J’ai édité, mais je me défends : la masse n’est pas une caractéristique intrinsèque d’un fluide (la masse volumique l’est), c’est une caractéristique de la portion de fluide que l’on considère, et on peut aussi bien considérer une quantité donnée qu’un volume occupé donné. D’ailleurs, dans quantité de raisonnements, on commence par se donner un volume de contrôle plutôt qu’un nombre de particule fixé. Mais je suis de mauvaise foi :grin:

Je remarque que dans l’établissement étranger où je suis, ça ne gêne personne de parler de chaleur qui se déplace plutôt que de flux thermique, ou de désigner des forces volumiques ou linéiques ou massiques par un F majuscule, ou de dire que P est tantôt une pression réduite, tantôt une pression, tantôt une pression par unité de longueur sans qu’on ne prenne la peine de le préciser. La souci de rigueur et de clarté ne doit pas avoir dépassé la frontière de la France…

Vlastilin a écrit:

Je remarque que dans l’établissement étranger où je suis, ça ne gêne personne de parler de chaleur qui se déplace plutôt que de flux thermique, ou de désigner des forces volumiques ou linéiques ou massiques par un F majuscule, ou de dire que P est tantôt une pression réduite, tantôt une pression, tantôt une pression par unité de longueur sans qu’on ne prenne la peine de le préciser. La souci de rigueur et de clarté ne doit pas avoir dépassé la frontière de la France…
Je dirais plutôt que ça n’a pas dépassé le cadre de la prépa !

Je n’ai eu cette impression ni dans ma fac ni dans mon école d’ingé.
Alors qu’ici c’est vraiment flagrant…

Merci pour la réponse, du coup j’en profite pour poser une seconde question :
Quelque chose que tout le monde doit avoir vécu : un portable est posé à côté d’un haut parleur, on entend un « biiiiiiiiip » qui sort de l’enceinte quelques secondes avant que le portable sonne.
A quoi est-ce du? J’imagine (mais c’est peut être complètement faux) que c’est de l’induction au niveau du haut parleur? Ou peut être au niveau des fils de raccord?

Alors oui c’est de l’induction mais je ne pense pas qu’il y ait assez de puissance pour faire bouger un HP digne de ce nom (cd.ch-img.com/79841-kef-iq30-pom … g2MDA=.jpg heu pardon :grin: ). La perturbation a donc lieu avant l’ampli. Ca peut être un peu tout et n’importe quoi dans une mauvaise électronique…un fil presque en l’air, une boucle de masse…

Vlastilin : on peut se demander ce que la rigueur apporte si on la pousse à fond…et ce que les gens qui sortent de cette formation savent moins de physique qu’un taupin? savent il résoudre moins de choses?