L'ÉNERGIE : CONVERSIONS ET TRANSFERTS

Annales PC

• Une couverture de survie est une couverture isolante utilisée couramment dans les situations d’urgence afin de réduire les pertes thermiques et les risques d’hypothermie.

  Le matériau la constituant a été inventé en 1964 par l'Agence spatiale américaine (NASA) pour améliorer l'isolation des satellites, des navettes et des combinaisons spatiales qui doivent être protégés de la lumière du soleil pour éviter la surchauffe.

  Les couvertures de survie actuelles sont revêtues de deux faces métalliques distinctes respectivement dorée et argentée, qui enveloppent une couche de PET (Polyéthylène téréphtalate) qui isole de l'humidité ambiante ou à l'inverse évite la déshydratation. Les deux faces répondent à deux fonctions distinctes : le côté argenté, initialement développé par la Nasa, réfléchit 90 % du rayonnement infrarouge, tandis que le côté doré absorbe 50 % de l’énergie thermique incidente. De ce fait, si on positionne la face dorée vers l'extérieur, on protège la personne de l'humidité et du froid, en retenant sa chaleur corporelle. Si à l'inverse, on la place côté intérieur, on le protège du coup de chaud. (D’après Sciences et Avenir.)

  Q1. Citer les trois modes de transferts thermiques. Préciser celui pour lequel il est majoritairement nécessaire de protéger les satellites.

  Une personne est recouverte d’une couverture. Dans cette partie, on étudie le transfert thermique par conduction à travers la couverture. 

  Le coefficient de transfert thermique de conduction, noté $u$ en W·K^-1·m^-2, indique la facilité aveclaquelle l’énergie thermique est transférée d’un milieu à un autre à travers une paroi. Des mesures ont été réalisées avec une couverture de survie d’épaisseur $e_1$ = 38 μm et avec une couverture en laine d’épaisseur $e_2$ = 0,50 mm.

  Les valeurs obtenues sont $u_1$ = 408 W·K^-1·m^-2 pour la couverture de survie et $u_2$ = 38 W·K^-1·m^-2 pour la couverture en laine.

  La conductivité thermique d’un matériau représente sa capacité à permettre le transfert thermique par conduction, elle se note $\lambda$ et s’exprime en W·K^-1·m^-1.

  Q2. Établir, en s’appuyant sur une analyse dimensionnelle, la relation entre $u, \lambda$ et $e.$

  Q3. Calculer la valeur de la conductivité thermique de la couverture de survie et celle de la couverture en laine. Les comparer puis commenter.

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