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Définir le flux thermique comme un débit d'énergie (une puissance) et le calculer
Exploiter \(\Phi=\Delta T/R_{th}\) en régime permanent ; calculer \(R_{th}=e/(\lambda S)\)
Traiter une paroi multicouche (résistances en série) ; relier \(R_{th}\uparrow\) et \(\Phi\downarrow\)

Fiche résumé — Énergie interne et transferts thermiques

Chapitre 4 | Terminale STI2D — spécialité Physique-chimie et mathématiques | Physique-Chimie

Dernière mise à jour : 21 octobre 2026

1. Énergie interne et température

Énergie interne \(U\) (en J) = agitation microscopique des particules.
Température \(T\) (en K) = mesure de cette agitation : \(T(\text{K})=\theta(\text{°C})+273{,}15\).

Astuce : un écart de température vaut pareil en °C et en K (15 °C ↔ 15 K).

2. Transfert thermique

La chaleur \(Q\) (en J) va spontanément du chaud vers le froid. Trois modes :

Conduction (solide) — domine dans un mur
Convection (fluide en mouvement)
Rayonnement (ondes, même dans le vide)

3. Flux thermique = puissance

\(\Phi=\dfrac{Q}{\Delta t}\quad\text{(en W)}\)

Débit d'énergie → une puissance. Réciproquement :

\(Q=\Phi\times\Delta t\)

Piège : le flux \(\Phi\) est une puissance (W), pas une énergie (J).

4. Loi du régime permanent

\(\Phi=\dfrac{\Delta T}{R_{th}}\)

\(\Phi\) en W, \(\Delta T\) en K, \(R_{th}\) en K·W\(^{-1}\). Analogue de la loi d'Ohm \(I=U/R\).

Astuce : \(\Phi\) proportionnel à \(\Delta T\), inversement à \(R_{th}\).

5. Résistance thermique

\(R_{th}=\dfrac{e}{\lambda\,S}\quad\text{(en K·W}^{-1}\text{)}\)

\(e\) en m, \(S\) en m\(^2\), \(\lambda\) en W·m\(^{-1}\)·K\(^{-1}\).
Grande si \(e\) grand, \(\lambda\) petit, \(S\) petit.

Piège : convertir \(e\) en mètres (20 cm = 0,20 m).

6. Paroi multicouche

Résistances en série → elles s'additionnent :

\(R_{th}^{\text{total}}=R_1+R_2+\dots\)

Piège : on additionne les résistances, on ne les multiplie pas.

7. Isoler = augmenter \(R_{th}\)

À \(\Delta T\) fixé, \(\Phi=\dfrac{\Delta T}{R_{th}}\) : plus \(R_{th}\) est grande, plus \(\Phi\) est petit. Doubler \(R_{th}\) divise \(\Phi\) par 2. On isole en ajoutant un matériau à \(\lambda\) faible (laine de verre \(\approx0{,}04\)) ou en épaississant l'isolant. Un bon isolant, même fin, domine la résistance de la paroi.

Exemple type

Mur béton isolé : \(R_{\text{béton}}=0{,}012\ \text{K·W}^{-1}\), laine de verre \(e=0{,}10\ \text{m}\), \(\lambda=0{,}040\), \(S=10\ \text{m}^2\) → \(R_{\text{isolant}}=\dfrac{0{,}10}{0{,}040\times10}=0{,}25\ \text{K·W}^{-1}\).
\(R_{th}^{\text{total}}=0{,}012+0{,}25\approx0{,}26\ \text{K·W}^{-1}\). Pour \(\Delta T=16\ \text{K}\) : \(\Phi=\dfrac{16}{0{,}26}\approx61\ \text{W}\) (contre ≈ 1300 W sans isolant).