Petit atlas de science moderne








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6)La maison et l’urbanisme


Lorsque l’on construit une maison, celle-ci doit s’intégrer harmonieusement pour bien faire dans son environnement. A ce titre, les facteurs déterminants sont l’envie du(es) maître(s) d’œuvre et la créativité de l’architecte. Ce sont eux qui déterminent la beauté de la maison et beauté pour l’un n’est pas toujours beauté pour l’autre. C’est par cela que l’on détermine que l’architecture est un art. Cela se voit bien par de vieilles très belles bâtisses ou éventuellement châteaux qui sont toujours là.
Dans un environnement communal donné, il y a toujours des prescriptions d’urbanisme qu’il faut respecter et qui normalement ne sont pas trop contraignantes.
Pour l’urbanisme et selon moi, le point le plus important est le chois de l’emplacement dans son environnement.


19.La thermodynamique de l’énergie sans étudier le nucléaire

1) L’énergie et son approche par l’entropie


Classiquement, les énergies sont calculées afin de bien connaître un système, il s’agit donc en fait d’un paramètre scientifique qui se révèle être primordial. Les diverses énergies principales qui existent sont les suivantes : énergie mécanique, énergie chimique, énergie nucléaire, énergie lumineuse, énergie rayonnante particulière (rayon X, etc proche des atomes). Les équations de définition des énergies sont bien connues des scientifiques. Afin de mieux connaître les éléments, on est amené à définir un certain ordre ou désordre qui existe dans les atomes, il s’agit là de l’entropie. On trouve celle-ci dans des tables de chimie que l’on peut trouver. Ce paramètre entropie qui règle les relations des atomes est exprimé en

Joule/ (mole/ °Kelvin).

2) Le rendement maximum entropique dans un laboratoire


L’équation simple que suit ce paramètre compliqué est dSi = dQ(transfert thermique naturel)/dT(Kelvin) + dSi+1 avec dSi+1 > 0 évolution irréversible. Dans un laboratoire, on ne voit et ne peut voir qu’une évolution positive qui va vers l’équilibre thermodynamique où il règne plus de désordre. L’enthalpie ou l’équilibre énergétique est également défini pour arriver cette fois vers l’équilibre énergétique (H = U + p V).


3) Shilov, savant de nationalité russe, sa machine et l’atmosphère à entropie bi-variante organisée par la loi des gaz qui suit les masses moléculaires élémentaires


En prenant 2 fluides, Monsieur Shilov a eu l’idée novatrice dans les laboratoires de transfert thermique « organisant » le transfert thermique par l’entropie qui évoluait positivement par organisation des gaz par « l’entropie ». Il a montré ainsi que des gaz, comme dans l’atmosphère, peuvent effectuer des transferts thermiques « organisant » en utile la force moléculaire de différente masse d’un ensemble gaz.

4) La machine thermodynamique élémentaire, le frigidaire



Communément appelé frigo, il existe une machine qui s’appelle frigidaire et qui utilise des lois un peu compliquée de thermodynamique. Le principe du frigidaire est de réaliser une détente de gaz qui refroidit celui-ci. Le gaz agit alors utilement et refroidit une ambiance froide en se réchauffant un peu. Après cela, on comprime le gaz et celui-ci rend alors sa chaleur à une ambiance chaude. Les équations utiles intégrées se réduisent alors à p v = n r T et les équations thermiques en dynamique soient la compression, la détente et l’équilibre thermique.

5)L’équilibre élémentaire des phases liquides, solides et gazeuses



6)Le futur et les énergies renouvelables surtout
Pour un territoire donné, il faut disposer de l’énergie nécessaire à sa subsistance. C’est bien le cas actuellement dans les territoires industriels modernes et devra le rester dans le futur. Les énergies utiles actuellement sont le fuel et le gaz naturel. Pour le futur, il faudra des énergies renouvelables. Les énergies renouvelables en développement sont le bio-carburant, la propulsion éolienne et le solaire électrique. Dans un territoire industrialisé de l’hémisphère nord, on pourra considérer que l’on arrive jusqu’à fournir l’énergie avec confort identique pour une population de 350 habitants par kilomètre-carré. Cela est montré par des calculs avancés.
7)L’équilibre thermodynamique par conduction, convection et/ou rayonnement

L’équilibre thermodynamique se passe macroscopiquement par l’échange de température au moyen de flux thermique qui sont la conduction, la convection et le rayonnement. Microscopiquement, il s’agit de transfert d’énergie d’atomes ou molécules à atomes ou molécules organisés en réseau ou groupe. Ce transfert d’énergie, dont chimique, s’effectue par l’intermédiaire des atomes ou molécules « ionisés » au sens très large : liaison ionique et par l’intermédiaire des électrons de la couche externe : liaison covalente plus de manière négligeable par le magnétisme. L’électricité jusqu’à non observable gouverne totalement ces réalités.


  1. Conduction

De corps solide à corps solide, il y a un flux thermique qui est modélisé et estimé de la manière suivante

Φthermique(W) = k S(m2) ΔT(°c)

e(m)

avec k(W/mK) : coefficient d’échange thermique

S(m2) : surface d’échange

e(m) : épaisseur de transmission

ΔT(°c ou K) : différence de température entre les 2 corps

NB : On définit une dilatation thermique (relative) des corps solide par

L = L0 (1 + α T) avec α de l’ordre de 10-6 (1/K)

b)Convection

La convection est l’échange de chaleur par flux thermique qui se passe par les fluides (gaz ou liquide). Celui-ci est difficile à calculer et d’approche similaire en mouvement à la conduction. Le lecteur intéressé consultera de la bibliographie scientifique spécialisée sur ce sujet.

Donnons à titre d’exemple la chute des flocons de neige ou gouttes de pluie. L’expérience des cheminées nous donne le coefficient de transfert de chaleur suivant :

Convection ΔW = k S ΔText (k = 6.25 W/m2K)

Réchauffement ΔW = ρ Cp v S ΔTint

ΔTint = k S ΔText /(ρ p v S)= 0.07 °c en 1 sec ou 1 m

On peut intégrer cette résolution sur une hauteur de 8000 m si on le désire.


  1. rayonnement

Celui-ci est bien évoqué dans le chapitre 4 et 5 . Il consiste en l’émission de rayonnement thermique qui se fait sous forme d’un flux thermique.

L’équation de Stefan-Boltzmann de rayonnement est la suivante :

Φ(W/m2) = σ T4

L’émission surfacique des noyaux d’eau est donnée en page 18.

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