{"id":52294,"date":"2020-02-18T10:28:06","date_gmt":"2020-02-18T09:28:06","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/quest-ce-que-la-conductivite-thermique-des-materiaux-et-des-elements-chimiques-definition\/"},"modified":"2020-02-18T10:30:07","modified_gmt":"2020-02-18T09:30:07","slug":"quest-ce-que-la-conductivite-thermique-des-materiaux-et-des-elements-chimiques-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/fr\/quest-ce-que-la-conductivite-thermique-des-materiaux-et-des-elements-chimiques-definition\/","title":{"rendered":"Qu’est-ce que la conductivit\u00e9 thermique des mat\u00e9riaux et des \u00e9l\u00e9ments chimiques – D\u00e9finition"},"content":{"rendered":"
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La conductivit\u00e9 thermique des mat\u00e9riaux et des \u00e9l\u00e9ments chimiques est vari\u00e9e.\u00a0Par exemple, un diamant a la conductivit\u00e9 thermique la plus \u00e9lev\u00e9e de tous les mat\u00e9riaux en vrac.\u00a0G\u00e9nie thermique<\/div>\n<\/div>\n
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Conductivit\u00e9 thermique des mat\u00e9riaux et des \u00e9l\u00e9ments chimiques<\/h2>\n

\"Conduction<\/a>Les caract\u00e9ristiques de transfert de chaleur d’un mat\u00e9riau solide sont mesur\u00e9es par une propri\u00e9t\u00e9 appel\u00e9e\u00a0conductivit\u00e9 thermique<\/strong>\u00a0, k (ou \u03bb), mesur\u00e9e en\u00a0W \/ mK<\/strong>\u00a0.\u00a0C’est une mesure de la capacit\u00e9 d’une substance \u00e0 transf\u00e9rer de la chaleur \u00e0 travers un mat\u00e9riau par conduction.\u00a0Notez que\u00a0la loi de Fourier<\/strong>\u00a0s’applique \u00e0 toutes les mati\u00e8res, quel que soit leur \u00e9tat (solide, liquide ou gaz), elle est donc \u00e9galement d\u00e9finie pour les liquides et les gaz.<\/p>\n

La\u00a0conductivit\u00e9 thermique<\/strong>\u00a0de la plupart des liquides et des solides varie avec la temp\u00e9rature.\u00a0Pour les vapeurs, cela d\u00e9pend aussi de la pression.\u00a0En g\u00e9n\u00e9ral:<\/p>\n

\"conductivit\u00e9<\/a><\/p>\n

La plupart des mat\u00e9riaux sont presque homog\u00e8nes, nous pouvons donc \u00e9crire\u00a0k = k (T)<\/em><\/strong>\u00a0.\u00a0Des d\u00e9finitions similaires sont associ\u00e9es aux conductivit\u00e9s thermiques dans les directions y et z (k\u00a0y<\/sub>\u00a0, k\u00a0z<\/sub>\u00a0), mais pour un mat\u00e9riau isotrope, la conductivit\u00e9 thermique est ind\u00e9pendante de la direction de transfert, k\u00a0x<\/sub>\u00a0= k\u00a0y<\/sub>\u00a0= k\u00a0z<\/sub>\u00a0= k.<\/p>\n

De l’\u00e9quation pr\u00e9c\u00e9dente, il s’ensuit que le flux thermique de conduction augmente avec l’augmentation de la conductivit\u00e9 thermique et augmente avec l’augmentation de la diff\u00e9rence de temp\u00e9rature.\u00a0En g\u00e9n\u00e9ral, la conductivit\u00e9 thermique d’un solide est sup\u00e9rieure \u00e0 celle d’un liquide, sup\u00e9rieure \u00e0 celle d’un gaz.\u00a0Cette tendance est due en grande partie aux diff\u00e9rences d’\u00a0espacement intermol\u00e9culaire<\/strong>\u00a0pour les deux \u00e9tats de la mati\u00e8re.\u00a0En particulier, le diamant a la duret\u00e9 et la conductivit\u00e9 thermique les plus \u00e9lev\u00e9es de tous les mat\u00e9riaux en vrac.<\/p>\n

\"conductivit\u00e9<\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Conductivit\u00e9 thermique des fluides (liquides et gaz)<\/span><\/h2>\n

En physique, un\u00a0<\/span>fluide<\/span><\/a>\u00a0est une substance qui se d\u00e9forme (s’\u00e9coule) continuellement sous une contrainte de cisaillement appliqu\u00e9e.\u00a0<\/span>Les fluides<\/span><\/strong>\u00a0sont un sous-ensemble des phases de la mati\u00e8re et comprennent les\u00a0<\/span>liquides<\/span><\/strong>\u00a0, les\u00a0<\/span>gaz<\/span><\/strong>\u00a0, les plasmas et, dans une certaine mesure, les solides plastiques.\u00a0Parce que l’espacement intermol\u00e9culaire est beaucoup plus grand et le mouvement des mol\u00e9cules est plus al\u00e9atoire pour l’\u00e9tat fluide que pour l’\u00e9tat solide,\u00a0<\/span>le transport d’\u00e9nergie thermique<\/span><\/strong>\u00a0est moins efficace.\u00a0La\u00a0<\/span>conductivit\u00e9 thermique<\/span><\/strong>des gaz et des liquides est donc g\u00e9n\u00e9ralement plus petit que celui des solides.\u00a0Dans les liquides, la conduction thermique est caus\u00e9e par la diffusion atomique ou mol\u00e9culaire.\u00a0Dans les gaz, la conduction thermique est caus\u00e9e par la diffusion de mol\u00e9cules d’un niveau d’\u00e9nergie sup\u00e9rieur au niveau inf\u00e9rieur.<\/span><\/p>\n

Conductivit\u00e9 thermique des gaz<\/span><\/strong><\/p>\n

\"conductivit\u00e9<\/a>L’effet de la temp\u00e9rature, de la pression et des esp\u00e8ces chimiques sur la\u00a0<\/span>conductivit\u00e9 thermique<\/span><\/strong>\u00a0d’un gaz peut \u00eatre expliqu\u00e9 en termes de\u00a0<\/span>th\u00e9orie cin\u00e9tique des gaz<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0L’air et les autres gaz sont g\u00e9n\u00e9ralement de bons isolants, en l’absence de convection.\u00a0Par cons\u00e9quent, de nombreux mat\u00e9riaux isolants (par exemple le polystyr\u00e8ne) fonctionnent simplement en ayant un grand nombre de\u00a0<\/span>poches remplies<\/span><\/strong>\u00a0de\u00a0gaz<\/strong>\u00a0qui\u00a0<\/span>emp\u00eachent la convection \u00e0 grande \u00e9chelle<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0L’alternance de la poche de gaz et du mat\u00e9riau solide fait que la chaleur doit \u00eatre transf\u00e9r\u00e9e \u00e0 travers de nombreuses interfaces provoquant une diminution rapide du coefficient de transfert de chaleur.<\/span><\/p>\n

La\u00a0<\/span>conductivit\u00e9 thermique des gaz<\/span><\/strong>\u00a0est directement proportionnelle \u00e0 la densit\u00e9 du gaz, \u00e0 la vitesse mol\u00e9culaire moyenne, et surtout au\u00a0<\/span>libre parcours moyen<\/span><\/strong>\u00a0de la mol\u00e9cule.\u00a0Le libre parcours moyen d\u00e9pend \u00e9galement du diam\u00e8tre de la mol\u00e9cule, les grosses mol\u00e9cules \u00e9tant plus susceptibles de subir des collisions que les petites mol\u00e9cules, qui est la distance moyenne parcourue par un vecteur d’\u00e9nergie (une mol\u00e9cule) avant de subir une collision.\u00a0Les gaz l\u00e9gers, tels que l’\u00a0<\/span>hydrog\u00e8ne<\/span><\/strong>\u00a0et l’\u00a0<\/span>h\u00e9lium,<\/span><\/strong>\u00a0ont g\u00e9n\u00e9ralement\u00a0<\/span>une conductivit\u00e9 thermique \u00e9lev\u00e9e<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0Les gaz denses tels que le x\u00e9non et le dichlorodifluorom\u00e9thane ont une faible conductivit\u00e9 thermique.<\/span><\/p>\n

En g\u00e9n\u00e9ral, la conductivit\u00e9 thermique des gaz augmente avec l’augmentation de la temp\u00e9rature.<\/span><\/p>\n

Conductivit\u00e9 thermique des liquides<\/span><\/strong><\/p>\n

Comme il a \u00e9t\u00e9 \u00e9crit, dans les liquides, la conduction thermique est caus\u00e9e par la diffusion atomique ou mol\u00e9culaire, mais les m\u00e9canismes physiques pour expliquer la conductivit\u00e9 thermique des liquides ne sont pas bien compris.\u00a0Les liquides ont tendance \u00e0 avoir une meilleure conductivit\u00e9 thermique que les gaz, et la capacit\u00e9 de s’\u00e9couler rend un liquide appropri\u00e9 pour \u00e9liminer l’exc\u00e8s de chaleur des composants m\u00e9caniques.\u00a0La chaleur peut \u00eatre \u00e9limin\u00e9e en canalisant le liquide \u00e0 travers un \u00e9changeur de chaleur.\u00a0Les liquides de refroidissement utilis\u00e9s dans les r\u00e9acteurs nucl\u00e9aires comprennent de l’eau ou des m\u00e9taux liquides, tels que le sodium ou le plomb.<\/span><\/p>\n

La conductivit\u00e9 thermique des liquides non m\u00e9talliques diminue g\u00e9n\u00e9ralement avec l’augmentation de la temp\u00e9rature.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Conductivit\u00e9 thermique des m\u00e9taux<\/span><\/h2>\n

\"conductivit\u00e9<\/a>Les m\u00e9taux<\/span><\/strong>\u00a0sont des solides et en tant que tels, ils poss\u00e8dent une structure cristalline o\u00f9 les ions (noyaux avec leurs enveloppes d’\u00e9lectrons centrales) occupent des positions \u00e9quivalentes en traduction dans le r\u00e9seau cristallin.\u00a0<\/span>Les m\u00e9taux<\/span><\/strong>\u00a0en g\u00e9n\u00e9ral ont\u00a0<\/span>une conductivit\u00e9 \u00e9lectrique \u00e9lev\u00e9e<\/span><\/strong>\u00a0,\u00a0<\/span>une conductivit\u00e9 thermique \u00e9lev\u00e9e<\/span><\/strong>\u00a0et une densit\u00e9 \u00e9lev\u00e9e.\u00a0En cons\u00e9quence, le transport de l’\u00e9nergie thermique peut \u00eatre d\u00fb \u00e0 deux effets:<\/span><\/p>\n