Débit - Définition et Explications

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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...)

Le flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments...) d'une quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) q~ à travers la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) \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...) \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...). Ainsi, le débit massique qui est un flux de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) par unité de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) à travers une surface, s'exprime comme le flux du vecteur \vec E = \rho \vec V~\rho = m/v~ est la masse volumique (La masse volumique est une grandeur physique qui caractérise la masse d'un matériau par...) du matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) qui traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de...) 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...) ou d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) 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...), 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...).

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...)

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...) (notamment l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) 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...).

En électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la...), 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...), 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...) 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...) 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 destiné...), 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,...) 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...)...

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,...) et la compression.

Le débit massique d'un turboréacteur (Le turboréacteur est un système de propulsion essentiellement utilisé pour les...) de type CFM56 au décollage (Le décollage est la phase transitoire pendant laquelle un aéronef passe de l'état...) 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...) 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...), 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...)

Soit une voie de circulation (Une voie de circulation (communément nommée Taxiway dans le langage aéronautique)...) 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...) 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....) 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...), q' ~ = 1/(10+4) = 0,071 par mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du...). 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...) 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...)

Informatique (L´informatique - contraction d´information et automatique - est le domaine...)

  • 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...) (bit rate en anglais).
  • haut débit (Le terme de haut débit (ou large bande par traduction littérale de l'expression anglosaxonne...)

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...) 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...)

Le débit cardiaque exprimé en litre (Le litre (du grec λίτρα lítra, ancienne mesure de capacité...) de sang (Le sang est un tissu conjonctif liquide formé de populations cellulaires libres, dont le...) par minute ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un...).

Géologie (La géologie, du grec ancien γη- (gê-, « terre ») et...)

En pétrographie, le débit caractérise une roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce...) à l'affleurement

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