Détection pyroélectrique d'interférences d'ondes thermiques

Niveau: Supérieur
PHYSIQUE I Concours Centrale-Supélec 2009 1/13 PHYSIQUE I Filière PC Calculatrices autorisées. Détection pyroélectrique d?'interférences d?'ondes thermiques Aucune connaissance concernant les ondes thermiques n?'est nécessaire à la résolution du problème. Les résultats utiles sont établis en cours d?'épreuve. Des expériences récentes d?'interférométrie d?'ondes thermiques ont permis d?'étudier de manière ?ne les propriétés thermiques des gaz. Le but de ce problème est d?'analyser de façon détaillée une telle expé- rience. La Partie I concerne l?'étude de la diffusion thermique en régime stationnaire, puis en régime sinusoï- dal forcé. Le concept d?'onde thermique est alors introduit. La Partie II propose une étude expérimen- tale de l?'équation de diffusion à partir d?'un modèle électrocinétique discret. Les capteurs pyroélectriques étudiés dans la Partie III sont des détecteurs très sensibles, développés depuis une trentaine d?'années. Ils constituent une pièce maîtresse dans toutes les expériences faisant intervenir des ?ux lumineux modulés. La Partie IV précise en?n le protocole expérimental de l?'expérience d?'interférométrie multiple d?'ondes thermiques (Thermal Waves Interferometry). Partie I - Étude de la diffusion thermique On cherche à étudier le phénomène de diffusion thermique dans une barre cylindrique de cuivre, de diamètre et de con- ductivité thermique . À cet effet, on creuse une cavité à l?'extrémité de la barre pour y placer une résistance chauffante . Cette résistance est alimentée par un générateur délivrant une tension continue .

• d?'


• barre de cuivre


• l?'


• régime sinusoï- dal


• tension


• ondes thermiques


• p0 u0


• cth rth cth


• z2 z1