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STAGE - SYSTÈME, TRANSFERTS THERMIQUES

Exercice - Le principe du sauna



L'énoncé

Dans cet exercice, nous allons étudier le principe du sauna, qui de nos jours a lieu dans une pièce équipée d’un poêle électrique dans laquelle on prend un bain de vapeur sèche.

Un directeur d’hôtel veut installer un sauna dans son établissement. Il achète un poêle électrique spécifique et s’intéresse aux matériaux nécessaires à la construction de la pièce. Le poêle est constitué d’une résistance chauffante, et par-dessus on pose des pierres que l’on arrose d’eau.


  • Question 1

    Compléter le tableau suivant qui caractérise plusieurs transferts thermiques :

     

    Chauffage par le poêle de l’air de la pièce

    Chauffage par le poêle des pierres

    Mode de transfert thermique principal

     

     

    Avec ou sans déplacement de matière

     

     

  • Question 2

    Les entrées d’air sont situées en-dessous ou au-dessus du poêle, tandis que la sortie d’air est très éloignée de ce dernier. Donner une raison justifiant ces emplacements.

  • Question 3

    Le directeur hésite pour le matériau nécessaire à la construction du sauna.

     

    Béton

    Sapin

    Plâtre

    Verre

    Capacité thermique massique c en J.kg-1.K-1

    1010

    2410

    1010

    800

    Conductivité thermique en W.m-1.K-1

    1.80

    0.17

    0.45

    1.15

    Conseiller le meilleur matériau au directeur en comparant le flux thermique traversant une paroi faite dans un certain matériau. Attention, on ne veut pas de calcul numérique.

  • Question 4

    Quelle serait l’épaisseur d’une paroi en béton pour que, en termes d’isolation thermique, elle soit équivalente à une paroi en sapin de 10,0 cm d’épaisseur ?

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