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Chaleur: transport et conditions limites

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Dans cours

EE-536: Physical models for micro and nanosystems

Students will learn simple theoretical models, the theoretical background of finite element modeling as well as its application to modeling charge, mass and heat transport in electronic, fluidic and e

Description

Cette séance de cours porte sur les modèles physiques des microsystèmes et nanosystèmes, en mettant l'accent sur les mécanismes de transport de la chaleur tels que la conduction, la convection et le rayonnement. L'instructeur explique les concepts de conductivité thermique, de transfert de chaleur à travers différents matériaux, et les conditions limites pour l'échange de chaleur. Divers exemples et équations sont fournis pour illustrer ces principes, y compris la loi de Fourier et la conservation de l'énergie. De plus, la séance de cours traite de l'importance des conditions limites dans les problèmes de transfert de chaleur, comme la température contrôlée, les plans de symétrie, les parois isolées et le transfert de chaleur par convection et rayonnement.

Enseignant·e

Andras Kis

2015− Associate professor, EPFL, STI, Institute of Electrical Engineering (IEL) and Materials Science and Engineering Institute (IMX) 2008−2015 Tenure-track assistant professor at EPFL, School of Engineering (STI), Institute of Electrical Engineering (IEL) 2004−2007 Postdoctoral researcher at the University of California, Berkeley, Physics Department in the group of Prof. Zettl 2000−2003 PhD student at EPFL, Faculty of basic sciences, Institute of physics of complex matter, group of Prof. Forró 1994−1999 MS, Physics, University of Zagreb, Croatia 1994 Baccalaureate, MIOC (Mathematical and Informational Educational Center) high school

Source officielle

Concepts associés (32)

Conduction thermique

La conduction thermique (ou diffusion thermique) est un mode de transfert thermique provoqué par une différence de température entre deux régions d'un même milieu, ou entre deux milieux en contact, et se réalisant sans déplacement global de matière (à l'échelle macroscopique) par opposition à la convection qui est un autre mode de transfert thermique. Elle peut s'interpréter comme la transmission de proche en proche de l'agitation thermique : un atome (ou une molécule) cède une partie de son énergie cinétique à l'atome voisin.

Convection thermique

La convection (thermique) désigne le transfert d'énergie thermique au sein d'un fluide en mouvement ou entre un fluide en mouvement et une paroi solide. Ce transfert d'énergie est réalisé par deux modes de transfert élémentaire combinés que sont l'advection et la diffusion. La convection constitue, avec la conduction et le rayonnement, l'un des trois modes d'échange de chaleur entre deux systèmes, et diffère de ces derniers par la méthode de transfert.

Convection

La convection est l'ensemble des mouvements internes (verticaux ou horizontaux) qui animent un fluide et qui impliquent alors le transport des propriétés des particules de ce fluide au cours de son déplacement. Elle peut être due à des différences de température, une agitation mécanique, un pompage etc. Ce transfert implique l'échange de chaleur entre une surface et un fluide mobile à son contact, ou le déplacement de chaleur au sein d'un fluide par le mouvement d'ensemble de ses molécules d'un point à un autre.

Condition aux limites de Robin

En mathématique, une condition aux limites de Robin (ou de troisième type) est un type de condition aux limites portant le nom du mathématicien français Victor Gustave Robin (1855-1897), qui a travaillé dans le domaine de la thermodynamique. Elle est également appelée condition aux limites de Fourier. Imposée à une équation différentielle ordinaire ou à une équation aux dérivées partielles, il s'agit d'une relation linéaire entre les valeurs de la fonction et les valeurs de la dérivée de la fonction sur le bord du domaine.

Condition aux limites de Dirichlet

En mathématiques, une condition aux limites de Dirichlet (nommée d’après Johann Dirichlet) est imposée à une équation différentielle ou à une équation aux dérivées partielles lorsque l'on spécifie les valeurs que la solution doit vérifier sur les frontières/limites du domaine. Pour une équation différentielle, par exemple : la condition aux limites de Dirichlet sur l'intervalle s'exprime par : où et sont deux nombres donnés.

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Transport thermique: Conduction, Convection, Radiation

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