Conduction thermique : effet de l’épaisseur et de la surface

Méthode

Pour une couche plane uniforme en régime permanent, la puissance transférée vaut la conductivité multipliée par la surface et l’écart de température, puis divisée par l’épaisseur. Utilisez mètres et mètres carrés avec une conductivité en W/(m·K). Un écart de température a la même valeur en kelvins et en degrés Celsius. Le résultat en watts est une puissance ; une puissance constante multipliée par le temps donne l’énergie avec des unités cohérentes.

Exemple détaillé

L’exemple fixe la conductivité et les températures de surface. Augmenter l’épaisseur diminue la puissance ; augmenter la surface l’accroît. Chaque modification est comparée séparément à la couche initiale. L’énergie suppose une puissance constante pendant l’intervalle. Vérifiez les unités avant la saisie : entrer des millimètres comme des mètres crée une forte erreur.

⁦k = 0.04 W/(m·K); A = 10 m²; ΔT = 20 K; L = 0.1 m⁩

⁦Q̇ = 0.04 × 10 × 20 / 0.1 = 80 W⁩

⁦L = 0.2 m → Q̇ = 40 W; A = 20 m² → Q̇ = 160 W⁩

⁦80 W × 2 h = 160 Wh = 0.16 kWh⁩

Vérifications et limites

Le modèle omet convection, rayonnement, résistances de contact, ponts thermiques et régime transitoire. Utilisez une conductivité documentée adaptée à la température et au matériau. Additionnez les résistances des couches en série. Conductivité et coefficient d’échange superficiel ont des unités différentes et ne sont pas interchangeables. Cette estimation ne prédit pas la facture énergétique d’un bâtiment et ne remplace pas une étude technique.

Calculateurs associés

• Conduction thermique à travers une dalle.
• Coefficient de transfert de chaleur par convection
• Chaleur sensible

Source: OpenStax — conduction.