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Problème
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Problème





45
Aérogel

VAL : Exploiter un ensemble de mesures
APP : Extraire l’information utile

L’aérogel est un matériau solide extrêmement léger puisque sa composition intègre jusqu’à 99,8 % d’air. C’est aussi le meilleur isolant thermique en raison de sa conductivité thermique qui peut tomber à 0,003 W·m‑1·K-1.

PC Tel - chapitre 16 - Bilans d’énergie thermique - exercice 45 - Fleur sur de l’aérogel chauffé

En effectuant un bilan d’énergie sur une portion de la surface de l’aérogel en contact avec la fleur, estimer sa température maximum. Seuls les flux de rayonnement et de conduction au travers de l’aérogel seront considérés.
Voir les réponses

Doc. 1
Températures de flamme

PC Tel - chapitre 16 - Bilans d’énergie thermique - exercice 45 - doc. 1 - Températures de flamme

Doc. 2
Résolution graphique

Pour résoudre une équation du quatrième degré de la forme , on peut utiliser un tableur‑grapheur pour tracer la fonction .
Sa résolution passe par la recherche des valeurs de pour lesquelles .
Le nombre de solutions à considérer peut être réduit grâce à des considérations physiques.

Données

  • Expression de la résistance thermique de conduction :
  • Expression de la loi de Stefan‑Boltzmann :
  • Constante de Stefan‑Boltzmann : W·m-2·K-4

Retour sur la problématique du chapitre


46
Tuile de navette spatiale

APP : Faire des prévisions à l’aide d’un modèle
VAL : Évaluer et connaître des ordres de grandeur

Les tuiles des boucliers thermiques des navettes spatiales sont conçues pour protéger la structure interne des fortes chaleurs causées par la pénétration dans l’atmosphère.
Alors que la surface des tuiles peut atteindre près de 1 650 °C, la structure interne en aluminium ne doit pas dépasser les 180 °C. La conductivité thermique est donc particulièrement faible ( W·m-1·K-1) et l’épaisseur atteint 13 cm pour protéger les parties les plus exposées.

1. Calculer le flux thermique rayonné par une surface de 1 m2 de tuiles de navette spatiale.


2. Calculer le flux thermique qui peut passer à travers 1 m2 du bouclier par conduction.


3. Comparer les deux valeurs et expliquer pourquoi la tuile peut être touchée à main nue.
Voir les réponses

Tuile de navette spatiale

PC Tel - chapitre 16 - Bilans d’énergie thermique - exercice 46

Données

  • Expression de la résistance thermique de conduction :
  • Expression de la loi de Stefan‑Boltzmann :
  • Constante de Stefan‑Boltzmann : W·m-2·K-4
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