Transferts thermiques et isolation : exercices de CAP

Phrase a : la valeur 85 °C est une mesure, donc une température.

Phrase b : la plaque donne quelque chose à la casserole, c'est un transfert de chaleur (un transfert thermique).³

Phrase c : fondre est un changement d'état, qui nécessite un transfert thermique sous forme de chaleur.¹ C'est donc un transfert de chaleur.

Phrase d : 19 °C est lu sur un thermomètre, c'est une température.

Situation a : la chaleur circule de proche en proche le long du métal, de la partie plongée dans la soupe jusqu'au manche. C'est de la conduction.

Situation b : c'est l'air lui-même qui se déplace et qui transporte la chaleur. C'est de la convection.

Situation c : le soleil est très loin et il n'y a pas de contact ni de courant de fluide entre lui et toi. C'est du rayonnement.

Vérification : on a bien utilisé les trois modes, conduction, convection et rayonnement.³⁴

Main posée sur l'établi : il y a un contact direct avec un objet plus froid. La perte se fait par conduction.

Air frais sur la nuque : l'air en mouvement emporte la chaleur de la peau. La perte se fait par convection.

Face à la baie vitrée froide, sans contact : aucun contact ni courant d'air n'est nécessaire. La perte se fait par rayonnement.

Ces trois formes de pertes de chaleur de l'organisme sont celles qu'il faut savoir identifier.³

Question a : l'isolation limite les échanges de chaleur entre le milieu chaud (l'extérieur) et le milieu froid (l'intérieur). Elle garde le froid dans la chambre.⁶

Question b : on place un matériau isolant entre les deux milieux. Dans les panneaux sandwichs, on trouve par exemple de la mousse de polyuréthane ou de la laine de roche.⁶

Question c : en réduisant les échanges, l'isolation diminue la consommation d'énergie, donc les coûts, et elle réduit aussi les émissions de gaz à effet de serre.⁶

Rédaction finale : la réponse doit nommer le rôle, les deux matériaux et les deux avantages.

L'isolation d'un bâtiment limite les besoins de chauffage, donc le gaspillage d'énergie.⁶ Une baisse de 30 % des besoins se traduit ici par une baisse proportionnelle de la facture.

On calcule 30 % de 1 200 € : $\dfrac{30}{100}\times 1200 = 360$.

L'économie est donc de 360 € par an.

Facture après travaux : $1200 - 360 = 840$ €, ce qui est cohérent.

Pour a) : on soustrait la plus basse température à la plus haute : $20 - (-2) = 22$.

L'écart est donc de 22 °C.

Pour b) : les deux milieux ont des températures différentes, donc des échanges thermiques sont possibles à travers le mur.⁶

Un isolant placé dans le mur limitera ces échanges et gardera la chaleur à l'intérieur en hiver.⁶

Économie annuelle : $900 - 630 = 270$ € par an.

Durée de remboursement : on divise le coût des travaux par l'économie annuelle : $\dfrac{4050}{270} = 15$.

Les travaux sont donc remboursés au bout de 15 ans.

Pour c) : l'isolation réduit la consommation énergétique et donc les émissions de gaz à effet de serre.⁶ Elle contribue aussi à garder le logement frais en été.⁶

Conclusion : l'isolation permet à la fois des économies et un meilleur confort, ce qui justifie le choix même si le remboursement est long.

Question a, en hiver : l'isolant limite les transferts thermiques entre l'intérieur chaud et l'extérieur froid, donc la chaleur reste à l'intérieur.⁶

Question a, en été : le même principe limite l'entrée de la chaleur extérieure, et le logement reste plus frais.⁶

Question b : l'isolation d'un bâtiment limite les besoins de chauffage et, le cas échéant, de climatisation.⁶

Question c, exemple de rédaction : « Un isolant placé dans les murs réduit les transferts thermiques entre l'intérieur et l'extérieur. Il diminue ainsi la consommation d'énergie du logement. »