Le document présente une série d'exercices en thermodynamique et transfert de chaleur, incluant des calculs et analyses de résistance thermique, flux thermique, et variations d'énergie dans des systèmes impliquant des parois et des gaz. Les deux premiers exercices portent sur un mur de pavillon et un système de piston, tandis que le troisième exercice examine la température d'équilibre d'une barre cylindrique. Ces exercices visent à renforcer la compréhension des concepts thermodynamiques fondamentaux.

1. Groupe: IEX 05 Le 11 Juin 2008
Synthèse : Thermodynamique et Transfert de Chaleur
Exercice 1 (7 Pts)
On se propose d’étudier le mur extérieur d’un pavillon, composé comme suit :
Enduit extérieur : e1 = 1.5 cm 1 = 1.15 W/m.°C
Béton plein : e2 = 20 cm 2 = 1.75 W/m.°C
Laine de verre : e3 = 5 cm 3 = 0.041 W/m.°C
Enduit plâtre : e4 = 1 cm 4 = 0.35 W/m.°C
On donne : hi = 10 W.m-2 K-1 Ti = 20 °C
he = 15 W.m-2 K-1 Te = 0 °C
1- Déterminez littéralement puis Calculer la résistance thermique totale de cette paroi.
2- Calculez la densité de flux thermique échangé.
3- Déterminez les températures d’interface puis tracez l’évolution T = f(x).
4- Quelle épaisseur de laine de verre faudrait-il ajouter pour réduire les déperditions de 50 % ?
Exercice 2 (7 Pts)
Un cylindre indéformable est divisé en deux compartiments A et B par un piston qui peut se
déplacer sans frottement. Chacun contient V0 = 2 L d'air à T0 = 27°C sous P0 =1 bar. Dans A une
résistance permet de chauffer le gaz jusqu'à ce que les caractéristiques de B soient TB = 170°C
et PB = 4 bar. Les parois sont imperméables aux échanges thermiques et l'évolution de B peut
être considérée comme réversible.
1- Calculer la masse d'air dans chaque compartiment.
2- L'évolution du gaz dans A est-elle réversible ?
3- Calculer la valeur de γ pour l'air.
4- Calculer le volume et la température finale dans A.
5- Donner les variations d'énergie interne ΔUA et ΔUB, et les variations d’entropie ΔSA et ΔSB.
6- Quelle est l'énergie électrique reçue par la résistance ?
7- Calculer le travail échangé entre A et B.
rair=287 J/Kg.K, R=8.32 J/mol.K
Exercice 3 (6 Pts)
Une barre cylindrique de longueur L, dont surface latérale est isolée. Initialement la barre est
en contact à une extrémité avec un mur chaud à la température T1 et l'autre extrémité avec un
mur froid de température T2. La distribution initiale de la température dans la barre est linaire
avec z selon la loi : 1 2
1( ) ( )
T T
T z T z
L

 
Maintenant on isole les extrémités de la barre qui atteint après un moment une température
d’équilibre uniforme Tf.
1- Déterminer la température d’équilibre de la barre.
2- Quelle est la variation de l’entropie ?
Durée : 2 Heures
A B