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Débit

Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.

Il s'agit d'une notion centrale dans une situation d'écoulement de fluide mais elle peut être généralisée à d'autres domaines comme illustré plus loin.

Expression générale du débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.)

Le flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le...) d'une quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) q~ à travers la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement...) \Sigma~ est le flux du champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de vecteur (En mathématiques, un vecteur est un élément d'un espace vectoriel, ce qui permet d'effectuer des opérations d'addition et de multiplication par un scalaire. Un n-uplet peut...) \vec E = q'\vec V~q' = q/v~ ramène q~ à l'unité de volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.). Ainsi, le débit massique qui est un flux de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de...) par unité de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) à travers une surface, s'exprime comme le flux du vecteur \vec E = \rho \vec V~\rho = m/v~ est la masse volumique (Pour toute substance homogène, le rapport de la masse m correspondant à un volume V de cette substance est indépendante de la quantité choisie : c'est une caractéristique du matériau appelée masse volumique: ) du matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) qui traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de la voie, sous les rails, pour en maintenir l'écartement et l'inclinaison, et transmettre au ballast les charges des véhicules circulant sur les...) la surface à la vitesse (On distingue :) \vec V~. Le débit volumique est simplement le flux du champ de vitesse.

  • Débit massique D_m~ en kg/s

D_m = \int_\Sigma \rho \vec V \cdot \vec n d\sigma

  • Débit Volumique D_v~ en m3/s

D_v = \int_\Sigma \vec V \cdot \vec n d\sigma

On peut définir de la même façon un débit de quantité de mouvement (En physique, la quantité de mouvement est la grandeur physique associée à la vitesse et la masse d'un objet. La quantité de mouvement d'un système fait partie, avec l'énergie, des valeurs qui se conservent lors des...) ou d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) à travers une surface \Sigma~ :

  • Débit de quantité de mouvement D_q~ en kg.m/s2

\vec D_q = \int_\Sigma \rho\vec V (\vec V\cdot \vec n) d \sigma

  • Débit d'énergie D_e~ en J/s

D_e = \int_\Sigma \rho e (\vec V\cdot \vec n) d \sigma

e~ est une énergie par unité de masse en J/kg.

Débit pour un écoulement uniforme

Si la vitesse \vec V~ se réduit à une composante on parlera d'écoulement monocomposante. Si l'intensité V~ de la vitesse d'un écoulement monocomposante est constante dans une section S~, normale au champ de vitesse, on parlera d'écoulement uniforme. Dans cette situation (En géographie, la situation est un concept spatial permettant la localisation relative d'un espace par rapport à son environnement proche ou non. Il inscrit un lieu dans un cadre plus général afin de le...), on peut calculer le débit volumique D_v~ à partir de la seule vitesse V~ et de la section droite S~ :

 
 D_v = V \cdot S en  m3/s 
 

Cette expression simplifiée découle bien de l'expression générale quand \vec V \cdot \vec n = V et que V~, constante sur la section, peut sortir de l'intégrale (Une intégrale est le résultat de l'opération mathématique, effectuée sur une fonction, appelé intégration. Une intégrale est donc composée d'un intégrande (la fonction à intégrer) et d'un opérateur que l'on appelle intégrateur (le ∫ ).).

Le débit massique dans les mêmes conditions étendues à la masse volumique, s'écrit simplement :

 
 D_m = \rho V S~  en  kg/s 
 

Différents aspects du débit en physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de la...)

Le débit peut mesurer, par exemple, la quantité de liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) (notamment l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) des fleuves et rivières, voir module d'un cours d'eau), des paroles ou des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement,...).

En électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également la branche de la physique qui étudie les phénomènes électriques et leurs...), une intensité est un débit d'électrons.

En hydraulique (L'hydraulique désigne la branche de la physique qui étudie les liquides. En tant que telle, les champs d'investigation qu'elle propose regroupent plusieurs domaines :), on utilise en règle générale surtout les débits massiques. En effet, dans un processus quelconque, il est préférable d'utiliser cette unité étant donné que le volume d'un gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend à occuper tout le...) ou d'un liquide est très fortement influencé par la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du...) et la pression : P.V=n.R.T selon les CNTP !!!

Par exemple, pour le circuit secondaire d'une centrale électrique (Une centrale (de production d'énergie) électrique est un site industriel qui produit de l'électricité en grande quantité.), le débit volumique de vapeur () produite pour faire tourner la turbine (Une turbine est un dispositif rotatif destiné à utiliser la force d'un fluide (eau, vapeur, air, gaz de combustion), dont le couple est transmis au moyen d'un arbre.) sera nettement supérieur à celui de la partie eau (qui retourne vers l'échangeur qui la revaporise). Or, en débit massique, le débit reste identique en tous points du circuit donc bien plus pratique. Dans certains cas, il est plus facile de détecter une perte massique de caloporteur (fuite d'eau dans ce cas-ci) d'un circuit par différence de débits massiques.

En revanche, pour un circuit gazeux, il sera par convention utilisé l'unité volumique. Pour les conditions des CNTP constantes bien-sûr, comme une ventilation, un circuit d'alimentation de gaz réglé en pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.)...

Pour certains cas, on utilisera même l'unité "normée" (Nm3/h : "normo" m3/h) pour des circuits particuliers dont on veut un débit régulier quelles que soient les conditions barométriques et thermiques du milieu. Par exemple les circuit munis de réchauffeurs, surpresseurs, climatiseurs. Le but étant de " ramener " ce débit à celui des CNTP, éliminant alors toutes perturbations liées à la dilatation (La dilatation est l'expansion du volume d'un corps occasionné par son réchauffement, généralement imperceptible. Dans le cas d'un gaz, il y a dilatation à pression...) et la compression.

Le débit massique d'un turboréacteur (Le turboréacteur est une turbomachine produisant une poussée par réaction.) de type CFM56 au décollage (Le décollage est la phase transitoire pendant laquelle un aéronef passe de l'état statique - au sol - vers le vol.) est de l'ordre de 480 kg/s pour un diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère.) d'entrée de 1,8 m. Ainsi la vitesse débitante, ou vitesse moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble s'ils étaient tous identiques...), à ce régime est de l'ordre de 188 m/s.

  • Calcul de débit en trafic routier (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.)

Soit une voie de circulation (Une voie de circulation (communément nommée Taxiway dans le langage aéronautique) d'un aéroport ou d'un aérodrome est une voie délimitée et aménagée...) limitée à 90 km/h. On suppose que la distance entre les véhicules est au minimum de 10m (attention ce n'est pas une consigne de conduite !). Comme vu plus haut, le flux ou débit de véhicules s'écrit D = q' V S~q'~ est le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de véhicules par unité de volume. Ainsi q'S~ est le nombre de véhicules par unité de longueur (Il existe de nombreuses unités de longueur ne faisant pas partie du système international. Certaines sont utilisées dans des domaines scientifiques pour simplifier les expressions, d'autres sont utilisées pour des raisons culturelles.) soit, pour des véhicules de l'ordre de 4 m de longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet...), q' ~ = 1/(10+4) = 0,071 par mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international (SI). Il est défini, depuis 1983, comme la distance parcourue par...). La vitesse en m/s est V ~ = 90/3,6 = 25 m/s. Le flux ou débit de véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un point à un autre.) maximum est donc D~ = 1,78 véhicule/s.

  • Débit de dose absorbée (En physique nucléaire et en radioprotection, la dose radioactive ou plus concisément la dose désigne l'énergie déposée par unité de masse par un rayonnement ionisant. Une...)

Informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine d'activité scientifique, technique et industriel en rapport avec le traitement...)

  • En informatique et en télécommunication, on parle de débit binaire (Le débit binaire mesure une vitesse de transfert de données numériques, mesurée en bits par seconde (bit/s,b/s ou bps ). Ses principaux multiples sont :) (bit rate en anglais).
  • haut débit (Le terme de haut débit (ou large bande par traduction littérale de l'expression anglosaxonne broadband) fait référence à des capacités d'accès à internet supérieures à celle de l'accès analogique par modem...)

Comptabilité

En comptabilité, la colonne débit sert à enregistrer la destination de fonds versés par l'entreprise. L'extrait de compte fourni (Les Foúrnoi Korséon (Grec: Φούρνοι Κορσέων) appelés plus communément Fourni, sont un archipel de...) par le banquier fonctionne " à l'envers " : à un crédit sur l'extrait de compte correspond un débit dans notre comptabilité (entrées d'argent) et inversement.

Santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité.)

Le débit cardiaque exprimé en litre (Le litre (du grec λίτρα lítra, ancienne mesure de capacité – une livre de douze onces – égale au seizième du boisseau soit 0,813 litre) est une unité de...) de sang (Le sang est un tissu conjonctif liquide formé de populations cellulaires libres, dont le plasma est la substance fondamentale et est présent chez la plupart des animaux. Un humain...) par minute ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la carte originale, au crayon, levée sur le terrain. ...).

Géologie

En pétrographie, le débit caractérise une roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce terrestre. Tout matériau entrant dans la composition du sous-sol est formé par un assemblage de minéraux, comportant parfois...) à l'affleurement

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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