Domaine 09
Ingénierie thermique
Comment la chaleur se déplace, et comment la garder ou l’empêcher d’entrer
L’ingénierie thermique s’intéresse à la chaleur : comment elle passe des objets plus chauds aux objets plus froids, et comment les ingénieurs utilisent les matériaux, l’isolation et la forme pour garder une maison au chaud, une boisson au frais ou empêcher une machine de surchauffer.
Pour qui ?
Les enfants qui se demandent pourquoi une cuillère en métal devient chaude dans le thé, et les jeunes qui aiment les expériences avec des matériaux du quotidien.
Ce que vous allez apprendre
- Comment la chaleur passe d’un corps plus chaud à un corps plus froid
- Pourquoi certains matériaux conduisent bien la chaleur et d’autres isolent
- À quelle vitesse les objets se réchauffent et se refroidissent, et de quoi cela dépend
- Comment les ingénieurs choisissent les matériaux selon leurs propriétés thermiques
Exemples d’expériences
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Chauffez une extrémité de tiges faites de différents matériaux et comparez la vitesse à laquelle l’autre extrémité se réchauffe.
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Entourez une tasse virtuelle de différentes couches isolantes et regardez combien de temps la boisson reste chaude.
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Modifiez l’épaisseur d’un mur et comparez la quantité de chaleur qui le traverse.
Ce que vous pouvez construire
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Une boîte à repas bien isolée
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Un mur qui garde une pièce au chaud
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Un dissipateur thermique simple pour un composant électronique
Ces exemples montrent le type de travail propre à ce domaine. Les leçons publiées peuvent différer.
Ce que la simulation simplifie
- Les transferts thermiques sont calculés avec des modèles pédagogiques simplifiés et quelques propriétés par matériau.
- Les mouvements d’air et la lumière du soleil sont simplifiés ; les vrais bâtiments et les vraies machines sont plus complexes et doivent être vérifiés par des professionnels.
Toute simulation simplifie la réalité. Comprendre ces simplifications fait partie de l’apprentissage de l’ingénierie.
Liens avec les matières scolaires
Physique (chaleur et température), chimie (matériaux), géographie (climat), design et technologie
Liens avec les autres domaines
L’ingénierie thermique est liée aux structures et matériaux, aux circuits électriques (les composants chauffent) et aux systèmes de régulation (thermostats).
Bon à savoir
Une bouteille isotherme garde les boissons chaudes ou froides parce qu’elle ralentit tous les modes de propagation de la chaleur.