Associer chacune des 4 situations suivantes au mode de transfert thermique prédominant (Conduction, Convection, Rayonnement) :
A) Une cuillère en métal plongeant dans une soupe chaude devient brûlante.
B) Un feu de camp réchauffe les mains des campeurs à 2 mètres sans contact.
C) L'eau d'un chauffe-eau remonte vers le haut de la cuve lorsqu'elle est chauffée.
D) La chaleur traverse la paroi en verre d'une fenêtre.

Nommer le mode de transfert pour chaque cas A, B, C et D.

Une plaque de polystyrène d'épaisseur $e = 50\text{ mm} = 0{,}05\text{ m}$ et de surface $S = 2{,}0\text{ m}^2$ possède une conductivité $\lambda = 0{,}032\text{ W}\cdot\text{m}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$.

Calculer la résistance thermique $R_{th}$ de cette plaque en K/W.

La plaque de polystyrène de l'Exercice 2 ($R_{th} = 0{,}781\text{ K/W}$) est soumise à une température intérieure $T_1 = 20\ ^\circ\text{C}$ et extérieure $T_2 = -5\ ^\circ\text{C}$.

3.1. Calculer l'écart de température $\Delta T = T_1 - T_2$.
3.2. Calculer le flux thermique déperdi $\Phi$ en Watts (W).

On compare deux plaques de même surface $S = 1{,}0\text{ m}^2$ et même épaisseur $e = 10\text{ mm} = 0{,}010\text{ m}$ : Plaque A en aluminium ($\lambda_A = 230\text{ W}\cdot\text{m}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$) et Plaque B en polystyrène ($\lambda_B = 0{,}032\text{ W}\cdot\text{m}^{-1}\cdot\text{K}^{-1}$).

4.1. Calculer la résistance thermique $R_{thA}$ et $R_{thB}$.
4.2. Combien de fois le polystyrène est-il plus isolant que l'aluminium ?

Une couche de laine de verre d'épaisseur $e = 100\text{ mm}$ laisse passer un flux de perte $\Phi = 400\text{ W}$.

Quelle nouvelle épaisseur d'isolant faut-il poser pour réduire le flux de fuite à $\Phi_{cible} = 200\text{ W}$ sous la même température ?

Une tuyauterie de chaufferie non isolée perd un flux $\Phi_1 = 200\text{ W/m}$. Après la pose d'un manchon en élastomère de $30\text{ mm}$, le flux tombe à $\Phi_2 = 25\text{ W/m}$.

Calculer le pourcentage de réduction du flux thermique déperdi.

Lors d'un audit de bâtiment par caméra infrarouge en hiver, la façade extérieure en béton apparaît en bleu ($5\ ^\circ\text{C}$), mais les contours du coffre de volet roulant apparaissent en jaune-rouge lumineux ($16\ ^\circ\text{C}$).

7.1. Quel est le mode de transfert capté par la caméra ?
7.2. Expliquer ce que révèle la tache jaune-rouge sur le coffre de volet.

Un atelier métallique de $S = 200\text{ m}^2$ perdait $\Phi_{brut} = 4000\text{ W}$ en hiver. Après isolation des murs par du polystyrène, le flux déperdi passe à $\Phi_{iso} = 800\text{ W}$.

8.1. Calculer le gain de puissance thermique en kW.
8.2. Calculer l'économie d'énergie réalisée sur un mois de chauffe continu de $t = 720\text{ heures}$ en kWh.