TS_TP bonus : Les transferts de l'énergie thermique

étape 1 :

• que faire : faire une mesure du gradient thermique dans un cas de convection et dans un cas de conduction
• comment faire :
  • placer deux thermomètres (1 au fond / 1 en surface) et relever les écarts de température en fonction de la distance entre les 2 thermomètres
  • chauffer l'eau avec un thermoplongeur (au fond pour la convection, en surface pour la conduction)
• résultats attendus : le mode de transfert thermique le plus efficace sera le cas où l'écart de température entre les deux thermomètres est le plus petit (pour une même unité de distance)

étapes 2/3 :

il est préférable de présenter les résultats sous la forme d'un graphique (plus "parlant" qu'un tableau de valeurs)

Données issues du manuel scolaire Belin

Les résultats figurant dans le tableau ont été obtenus pour des thermomètres distants 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))

étape 4 :

• Je vois : donner la différence de gradient thermique entre les deux montages
• Je sais : plus le gradient thermique est petit plus le transfert thermique est efficace
• Je conclus : La convection permet un transfert thermique plus efficace que la conduction.