profSVT OEHMICHEN

étape 1 :

Faire un montage expérimental pour mesurer le gradient thermique dans un cas de convection  (eau chauffée par le bas) et un cas de conduction (eau chauffée par le haut)

Dans les deux cas placer un thermomètre pour mesurer la température au fond de l'eau, et une autre thermomètre près de la surface de l'eau. Mesurer la distance entre les deux thermomètres et calculer la différence de température entre les deux thermomètres à la fin de l'expérience.

Le montage qui aura le meilleur transfert de l'énergie thermique sera celui qui présentera le plus faible gradient thermique à la fin de l'expérience.

étape 3 :

valeurs issues du doc3p231 du manuel scolaire Belin

étape 4 :

Les résultats figurant dans le tableau ont été obtenus pour des thermosondes distantes de 10 cm et un volume d’eau de 1 litre.

- Gradient thermique dans le montage 1 (convection) : 0,53 °C.cm^-1 ((83,9 - 78,6) / 10)

- Gradient thermique dans le montage 2 (conduction) : 8 °C.cm^-1 ((100 - 20) / 10)

- Quantité d’énergie transférée par convection : 2,49.10⁵ J (4 180 x 1 x (78,6-19))

- Quantité d’énergie transférée par conduction : 6,69.10³ J (4 180 x 1 x (20-18,4))

On en déduit que le transfert de l’énergie thermique par convection est plus efficace que par conduction. Plus le transfert thermique est efficace, plus le gradient thermique est faible.