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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

Le flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie,...) d'une quantité q~ à travers la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique,...) \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...) \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...) 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...) du matériau 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...) 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 ou d'énergie 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.

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...)

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.

En électricité, 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...) ou d'un liquide est très fortement influencé par la température et la pression : P.V=n.R.T selon les CNTP !!!

Par exemple, pour le circuit secondaire d'une centrale électrique, 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 constante ou maintien...) et la compression.

Le débit massique d'un turboréacteur de type CFM56 au décollage est de l'ordre de 480 kg/s pour un diamètre 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...), 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...) 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 (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en...) soit, pour des véhicules de l'ordre de 4 m de longueur, q' ~ = 1/(10+4) = 0,071 par mètre. La vitesse en m/s est V ~ = 90/3,6 = 25 m/s. Le flux ou débit de véhicule maximum est donc D~ = 1,78 véhicule/s.

  • Débit de dose absorbée

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

  • En informatique et en télécommunication, on parle de débit binaire (bit rate en anglais).
  • haut débit

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 petites îles...) 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

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 mesure de volume....) 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...) 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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