QCM : Champ de température et flux thermique (8 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Pour caractériser la normale unitaire à une surface isotherme, quelle combinaison de propriétés faut-il retenir ?

Perpendiculaire, de module variable et dirigée vers les températures décroissantes
Perpendiculaire, de module 1 et dirigée vers les températures décroissantes
Tangente, de module 1 et dirigée vers les températures décroissantes
Perpendiculaire, de module 1 et dirigée vers les températures croissantes

Perpendiculaire, de module 1 et dirigée vers les températures décroissantes

Explication

La normale unitaire est perpendiculaire à la surface, son module vaut 1 et son sens pointe vers les températures décroissantes. L’orientation vers les températures croissantes correspond au sens opposé, et une normale n’est pas tangente.

2. Dans un solide, la température mesurée en chaque point reste constante au fil du temps, bien qu’elle diffère d’un point à l’autre. Quel régime thermique décrit cette situation ?

Un régime variable dans le temps
Un régime permanent
Un régime spatialement uniforme
Un régime transitoire

Un régime permanent

Explication

Un régime permanent signifie que la température ne dépend pas du temps en chaque point, même si elle varie dans l’espace. Le régime transitoire implique une dépendance temporelle, et le régime spatialement uniforme confond stabilité avec uniformité.

3. Pour décrire l’état thermique d’un corps en tout point et à tout instant, quelle forme générale prend son champ de température ?

T=T(t)T=T(t)
T=T(T,x,y,z)T=T(T,x,y,z)
T=T(x,y,z)T=T(x,y,z)
T=T(x,y,z,t)T=T(x,y,z,t)

$$T=T(x,y,z,t)$$

Explication

Le champ associe une température à chaque position et peut dépendre du temps, d’où T=T(x,y,z,t)T=T(x,y,z,t). T(t)T(t) omet la position, tandis que T=T(x,y,z)T=T(x,y,z) omet le temps.

4. À un instant donné, plusieurs points d’un corps présentent exactement la même température. Quel ensemble ces points constituent-ils ?

Un régime permanent
Une normale unitaire
Un gradient de température
Une surface isotherme

Une surface isotherme

Explication

Une surface isotherme est le lieu des points ayant la même température à un instant donné. La normale et le gradient sont des vecteurs, tandis que le régime permanent décrit l’évolution temporelle.

5. Que représente le gradient de température en un point d’un corps ?

Le scalaire qui mesure la température moyenne sur une surface isotherme
Le vecteur qui indique la direction et l’intensité de la variation de température
La dérivée qui mesure l’évolution de la température au cours du temps
Le vecteur qui indique la direction du transfert thermique à travers une surface

Le vecteur qui indique la direction et l’intensité de la variation de température

Explication

Le gradient de température décrit à la fois la direction et l’intensité de la variation locale de température. Le vecteur de transfert thermique caractérise plutôt la densité de flux thermique.

6. Quelle est l’unité de la densité de flux thermique ?

Le mètre carré par watt (m²/W)
Le joule par seconde (J/s)
Le watt (W)
Le watt par mètre carré (W/m²)

Le watt par mètre carré (W/m²)

Explication

La densité de flux thermique s’exprime en watts par mètre carré, car elle rapporte une puissance thermique à une surface. Le watt mesure le flux thermique total, et non sa densité surfacique.

7. Quelle est la fonction de la dépendance temporelle dans la description d’un champ de température ?

Elle permet de représenter l’évolution de la température au cours du temps en chaque point.
Elle permet de mesurer l’écart de température entre deux points du corps.
Elle permet de calculer la puissance thermique traversant une surface donnée.
Elle permet de déterminer l’orientation des surfaces isothermes dans le corps.

Elle permet de représenter l’évolution de la température au cours du temps en chaque point.

Explication

La dépendance temporelle indique comment la température en un point peut évoluer, notamment en régime transitoire. La mesure d’un écart entre points relève d’une comparaison spatiale, et non du rôle de cette dépendance temporelle.

8. En quoi la normale unitaire à une surface isotherme diffère-t-elle du gradient de température quant à leur orientation ?

Les deux vecteurs pointent vers les températures décroissantes, mais seul le gradient a un module égal à 1.
La normale pointe vers les températures décroissantes, tandis que le gradient pointe vers les températures croissantes.
La normale pointe vers les températures croissantes, tandis que le gradient pointe vers les températures décroissantes.
Les deux vecteurs pointent vers les températures croissantes, mais seule la normale est perpendiculaire à la surface.

La normale pointe vers les températures décroissantes, tandis que le gradient pointe vers les températures croissantes.

Explication

La normale unitaire est orientée vers les températures décroissantes, alors que le gradient indique la direction où la température augmente. L’idée que les deux vecteurs pointent vers les températures décroissantes inverse l’orientation du gradient.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 8 flashcards sur Champ de température et flux thermique.

Que décrit le champ de température dans un corps ?

La température en chaque point, éventuellement variable dans le temps.

Comment la température évolue-t-elle en régime transitoire ?

Elle dépend du temps.

Qu’est-ce qu’une surface isotherme à un instant donné ?

Le lieu des points ayant la même température.

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