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Séance de cours

Équation de la chaleur : Diffusion et distribution de la température

Dans cours

PHYS-105: Physique avancée II (thermodynamique)

Ce cours présente la thermodynamique en tant que théorie permettant une description d'un grand nombre de phénomènes importants en physique, chimie et ingéniere, et d'effets de transport. Une introduction à la physique statistique renforce les notions acqu ...

Description

Cette séance de cours couvre le concept de diffusion de la chaleur et de distribution de la température modélisée par l'équation de la chaleur sur une grille bidimensionnelle. En commençant par les bases de l'équilibre thermique et des coefficients de diffusion, l'instructeur explique le processus de transfert de chaleur et l'évolution des profils de température au fil du temps. Grâce à des exemples et des démonstrations de code dans un carnet de notes Jupyter, les élèves apprennent à simuler et à analyser la diffusion des sources de chaleur dans différents scénarios. La séance de cours explore également les effets de l'évolution des paramètres sur les distributions de température et l'importance de comprendre l'équilibre thermique dans les systèmes complexes.

Enseignant·e·s (2)

Jean-Philippe Ansermet

Jean-Philippe Ansermet was born March 1, 1957 in Lausanne (legal origin Vaumarcus, NE). He obtained a diploma as physics engineer of EPFL in 1980. He went on to get a PhD from the University of Illinois at Urbana-Champaign where, from 1985 to 1987, he persued as post-doc with Prof. Slichter his research on catalysis by solid state NMR studies of molecules bound to the surface of catalysts. From 1987 to 1992 he worked at the materials research center of Ciba-Geigy, on polymers for microelectronics, composites, dielectrics and organic charge transfer complexes. In March 1992, as professor of experimental physics, he developed a laboratory on the theme of nanostructured materials and turned full professor in 1995. Since 1992, he teaches classical mechanics, first to future engineering students, since 2004 to physics majors. Since 2000, he teaches thermodynamics also, to the same group of students. He offers a graduate course in spintronics, and another on spin dynamics. His research activities concern the fabrication and properties of magnetic nanostructures produced by electrodeposition. His involvement since the early days of spintronics have allowed him to gain recognition for his work on giant magnetoresistance (CPP-GMR), magnetic relaxation of single nanostructures, and was among the leading groups demonstrating magnetization reversal by spin-polarized currents. Furthermore, his group uses nuclear magnetic resonance , on the one hand as means of investigation of surfaces and electrodes, on the other hand, as a local probe of the electronic properties of complex ferromagnetic oxides.

Cécile Hébert

Cécile Hébert est née en France, en 1970. Elle a obtenu son diplôme d'ingénieure (option physique) puis son doctorat ("Etude d'un nouveau filtre d'énergie des électrons pour le microscope électronique à transmission") à l'Ecole centrale de Paris. Doctorante dans le laboratoire du professeur Jouffrey, elle a créé un nouveau filtre d'énergie des électrons, pour le microscope électronique à transmission, qui a été breveté par le CNRS. En tant que post-doctorante dans le laboratoire du professeur Schattschneider, elle a mené à bien une étude marquante sur la simulation des structures fines des seuils de perte d'énergie des électrons en comparaison avec l'expérience. En 2005, elle a été l'une des actrices principales dans l'élaboration du projet européen CHIRALTEM visant à développer dans le microscope électronique à transmission une méthode similaire à la méthode XMCD (X Ray Magnetic Circular Dichroism) connue en spectrométrie d'absorption des rayons X.

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Thermodynamique: Statistical mechanics

Concepts associés (32)

Équation de la chaleur

En mathématiques et en physique théorique, l'équation de la chaleur est une équation aux dérivées partielles parabolique, pour décrire le phénomène physique de conduction thermique, introduite initialement en 1807 par Joseph Fourier, après des expériences sur la propagation de la chaleur, suivies par la modélisation de l'évolution de la température avec des séries trigonométriques, appelés depuis séries de Fourier et transformées de Fourier, permettant une grande amélioration à la modélisation mathématique

Chaleur (thermodynamique)

vignette|Le Soleil et la Terre constituent un exemple continu de processus de chauffage. Une partie du rayonnement thermique du Soleil frappe et chauffe la Terre. Par rapport au Soleil, la Terre a une température beaucoup plus basse et renvoie donc beaucoup moins de rayonnement thermique au Soleil. La chaleur dans ce processus peut être quantifiée par la quantité nette et la direction (Soleil vers Terre) d'énergie échangée lors du transfert thermique au cours d'une période de temps donnée.

Transfert thermique

vignette|alt=Autour d'un feu, des mains reçoivent sa chaleur par rayonnement (sur le côté), par convection (au-dessus de ses flammes) et par conduction (à travers un ustensile en métal).|Les modes de transfert thermique ( en anglais pour « rayonnement »). Un transfert thermique, appelé plus communément chaleur, est l'un des modes d'échange d'énergie interne entre deux systèmes, l'autre étant le travail : c'est un transfert d'énergie thermique qui s'effectue hors de l'équilibre thermodynamique.

Coefficient de transfert thermique

Le coefficient de transfert thermique ou coefficient de transmission thermique est un coefficient quantifiant le flux d'énergie traversant un milieu, par unité de surface, de volume ou de longueur. L'inverse du coefficient de transfert thermique est la résistance thermique. C'est un terme important dans l'équation d'un transfert thermique et permet d'indiquer la facilité avec laquelle l'énergie thermique passe un obstacle ou un milieu. Dans le cas d'un transfert surfacique, il est appelé coefficient de transfert thermique surfacique ou résistance thermique d'interface.

Température

La température est une grandeur physique mesurée à l’aide d’un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du transfert thermique entre le corps humain et son environnement. En physique, elle se définit de plusieurs manières : comme fonction croissante du degré d’agitation thermique des particules (en théorie cinétique des gaz), par l’équilibre des transferts thermiques entre plusieurs systèmes ou à partir de l’entropie (en thermodynamique et en physique statistique).

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