Qu’est-ce que la conductivité thermique de l’hélium – Définition

Conductivité thermique de l’hélium

L’hélium  est un élément chimique de  numéro atomique  2,  ce qui signifie qu’il y a 2 protons et 2 électrons dans la structure atomique. Le  symbole chimique  de l’hélium est  lui .

Il s’agit d’un gaz monatomique inerte, incolore, sans odeur, sans goût, non toxique, inerte, le premier du groupe des gaz rares du tableau périodique. Son point d’ébullition est le plus bas parmi tous les éléments.

En raison de la masse molaire (atomique) relativement faible de l’hélium, sa conductivité thermique, sa chaleur spécifique et sa vitesse du son en phase gazeuse sont toutes supérieures à celles de tout autre gaz à l’exception de l’hydrogène. Pour son inertie et sa haute conductivité thermique, sa transparence neutronique et parce qu’il ne forme pas d’isotopes radioactifs dans des conditions de réacteur, l’hélium est utilisé comme moyen de transfert de chaleur dans certains réacteurs nucléaires refroidis au gaz (par exemple, Réacteurs refroidis au gaz à haute température – HTGR ).

Référence spéciale: Propriétés thermophysiques des matériaux pour le génie nucléaire: didacticiel et collecte de données. AIEA-THPH, AIEA, Vienne, 2008. ISBN 978–92–0–106508–7.

Conductivité thermique des gazL’effet de la température, de la pression et des espèces chimiques sur la conductivité thermique d’un gaz peut être expliqué en termes de théorie cinétique des gaz . L’air et les autres gaz sont généralement de bons isolants, en l’absence de convection. Par conséquent, de nombreux matériaux isolants (par exemple le polystyrène) fonctionnent simplement en ayant un grand nombre de poches remplies de gaz qui empêchent la convection à grande échelle . L’alternance de la poche de gaz et du matériau solide fait que la chaleur doit être transférée à travers de nombreuses interfaces, entraînant une diminution rapide du coefficient de transfert de chaleur.

La conductivité thermique des gaz est directement proportionnelle à la densité du gaz, à la vitesse moléculaire moyenne et surtout au libre parcours moyen de la molécule. Le libre parcours moyen dépend également du diamètre de la molécule, les plus grosses molécules étant plus susceptibles de faire l’objet de collisions que les petites molécules. Il s’agit de la distance moyenne parcourue par un vecteur énergétique (une molécule) avant de subir une collision. Les gaz légers, tels que l’ hydrogène et l’ hélium, ont généralement une conductivité thermique élevée . Les gaz denses tels que le xénon et le dichlorodifluorométhane ont une faible conductivité thermique.

En général, la conductivité thermique des gaz augmente avec l’augmentation de la température.