Chapitre 4 Flashcards

Question

développement de la couche limite le long d'une surface

Answer 1

*différentes couchent ne se mélangent pas 1. épaisseur de la couche limite laminaire augmente à partir de la bordure de la surface 2. conditions de vitesse, distance et viscosité dépassent un certain seuil 3. flot d'air forme des remous (tourbillons) = couche limite turbulente 4. ÉCOULEMENT LAMINAIRE -> mouvement du fluide parallèle à la surface = couches de fluide glissent les unes sur les autres sans se mélanger 5. ÉCOULEMENT TURBULENT -> le mouvement des molécules individuelles à l'intérieur du fluide est désordonné = couches du fluide s'entremêlent 6. une sous-couche laminaire reste présente près de la surface -> son épaisseur dépend de la rugosité de la surface et de la vitesse du vent *aucune convection dans la couche laminaire -> transféras de chaleur est de matière se font par diffusion moléculaire

Answer 2

- principal mécanisme de transfert de masse (vapeur d'eau, CO2...) et de chaleur dans les fluides immobiles - dans l'atmosphère -> mouvement d'air au-dessus d'une surface peut accélérer ces transferts par 2 processus 1er PROCESSUS **juste pour les objects/surfaces isolés** - mouvement d'air remplace continuellement l’air près de la surface par de l’air « inchangé » - air inchangé = quantités de chaleur et de vapeur d’eau fixes - air « non-modifié » = fort gradient de concentration pour la diffusion = amène un meilleur transport (plus rapide) que si l’air était calme - air calme = flux de chaleur moins efficace quand la plante a le temps de modifier les propriétés de l'air 1er PROCESSUS **pour grandes surfaces non isolées** - grande surface homogène = équilibre est atteint - équilibre = l'air près de la surface a déjà été modifié par le passage au-dessus de la même surface juste avant - gradient de concentration est le même que si l'air est calme.. 2e PROCESSUS - turbulence dans le flux d'air peut augmenter les transferts de masse et de chaleur - masse et chaleur sont directement transportées par les courants d'air

Answer 3

épaisseur de la CL turbulente est reliée au fetch (distance) à travers une surface rugueuse uniforme qui génère de la turbulence par cisaillement

Answer 4

- coefficients D sont petits = offrent une barrière importante aux transferts entre la surface et l’atmosphère - K (coeff. de transfert turbulent) est beaucoup plus grand que D = transfert de masse par turbulence est donc plus rapide que par diffusion à cause des remous - K varie avec la taille des tourbillons et augmente avec la hauteur - La valeur de K peut ainsi passer de 10–5 m2 s–1 près des feuilles (où les remous sont petits) à ~0,1 m2 s–1 à la surface du couvert végétal, atteignant même 100 m2 s–1 à une certaine distance au-dessus du couvert.

Answer 5

- Dépend de l’équilibre entre les forces d’inertie dans le fluide (sa vitesse) et les forces de viscosité qui tendent à produire une certaine stabilité et un écoulement laminaire - Nombre de Reynolds permet de déterminer si le flot est laminaire ou turbulent : Re = ud / ν où u = vitesse du vent (m s–1) d = dimension de l’objet (m) ν = viscosité cinématique (i.e. viscosité / ρ) (1,51 x 10–5 m2 s–1 pour air sec à 20°C) = résistance du fluide au mouvement *équation représente le ratio des forces d'inertie (momentum) et des forces de viscosité (friction) *si Re > 10 000 → le flot est turbulent -> valeur critique de Re ~400–3000 pour les feuilles (veines, poils).

Answer 6

- Mince couche d’air à la surface des feuilles. - Toute molécule de gaz entrant ou quittant la feuille doit traverser la couche limite (diffusion) -> La chaleur aussi - Résistance de la couche limite (rcl) s’ajoute à la résistance stomatique (rs). - Résistance de la couche limite (rcl) dépend principalement de la vitesse du vent et de la dimension des feuilles (aussi de la forme, de la pubescence et de la surface). - Couche limite équivalente (δcl) → une épaisseur moyenne de la couche d’air (non-mélangée) près de la surface de la feuille.

Answer 7

Pour une surface plate : δcl (mm) = 4 (l/u)^0,5 où l = longueur moyenne (m) de la surface dans la direction du vent u = vitesse du vent (valeurs typiques 0,1 à 10 m s–1) le facteur 4 a les unités suivantes : mm s–0,5 *CL plus épaisse si air est calme = stomates ont aucun contrôle sur la transpiration *plus de vent = CL plus mince *plus grande feuille = CL plus épaisse

Answer 8

- doit tenir compte de la résistance de la CL (rcl) - sinon la transpiration/photosynthèse peuvent être surestimés Donc: E = (ρvs – ρva) / (rs + rcl)

Answer 9

permet de calculer, à différentes vitesses du vent: 1. l’épaisseur de la couche limite où l’écoulement est laminaire 2. la hauteur au-dessus de la surface où débute l’écoulement turbulent 3. la distance à partir de la bordure que l’air doit parcourir avant que ne se développe la turbulence

Answer 10

- La chaleur est d’abord transférée par conduction dans la couche limite, puis par convection par le courant d’air turbulent - Flot de chaleur par conduction (pour une feuille) : Φh = –2 kh,air (T°feuille – T°air) où *Φh est la quantité de chaleur transportée par conduction à travers les couches limites (W m–2) *kh,air = conductivité thermique de l’air (0,0257 W m–1°C–1) *Tfeuille est la température de la feuille (°C) *Tair est la T° de l’air turbulent à l’extérieurde la couche limite *2 = flux de chaleur total de la feuille (2 côtés).

Answer 11

- Pour décrire le transfert de chaleur par convection dans l’air (pertes) nous utiliserons plutôt l’équation générale pour le flux de chaleur sensible H = ρ ch (Ts – Ta) / rH

Answer 12

1. Plus la vitesse du vent augmente = plus le flux de chaleur est élevé 2. Plus la différence de T° est grande = plus le flux de chaleur est élevé 3. Plus la distance parcourue sur la surface (par l’écoulement d’air) est grande = moins de flux de chaleur

Answer 13

- Une dimension plus petite d’une surface dans la direction du vent amène un plus grand transfert de chaleur ex: 10 feuilles de 1cm ont un plus grand transfert total de chaleur que 2 feuilles de 5cm

Answer 14

- Dans une maison où le mouvement d’air est faible -> la chaleur produite par le métabolisme d’un humain est dissipée par Rnet (60%), par convection (H) de chaleur sensible (15%) et par évaporation (LE) à partir des poumons et de la peau (25%) - une vitesse du vent plus grande amènera des pertes plus élevées via H et LE et moindres par Rn - Les humains perçoivent la température de l’air grâce à la température ressentie par la peau

Answer 15

- mesure de la disponibilité énergétique (É cinétique moyenne de translation) des molécules d’une substance - grandeur caractéristique de l’état d’un corps plus ou moins chaud.

Answer 16

1. Thermomètre bimétallique -> 2 bandes de métal différent ayant des coeff. de dilatation différents -> ponctuel 2. Thermomètre au mercure -> dilatation thermique dans un capillaire (tube de verre) -> ponctuel 3. Thermomètre à résistance (R) -> les métaux changent de R électrique avec la température 4. Thermistor -> semi-conducteur au lieu d’un métal -> sensibilité > PRT -> plus cher que des thermocouples -> possibilité de lecture automatisée. 5. Thermocouple (TC) -> jonction de 2 métaux différents où un courant circule entre les deux bouts du circuit lorsque ceux-ci sont à une T° différente. 6. Thermomètre infrarouge -> T° de la surface -> aucun contact avec l’objet -> intègre la T° sur une plus grande surface;