Nous expliquons ce qu’est la conductivité thermique et les méthodes utilisées par cette propriété. En outre, ses unités de mesure et des exemples.
Qu’est-ce que la conductivité thermique ?
La conductivité thermique est une propriété de certains matériaux capables de transmettre de la chaleur , c’est-à-dire de permettre le passage de l’ énergie cinétique de ses molécules à d’autres substances adjacentes. C’est une grandeur intensive, inverse de la résistivité thermique (qui est la résistance de certains matériaux à la transmission de la chaleur par leurs molécules ).
L’explication de ce phénomène réside dans le fait que lorsqu’un matériau est chauffé, ses molécules augmentent leur énergie cinétique, c’est-à-dire qu’elles augmentent leur agitation. Les molécules sont donc capables de partager cette énergie supplémentaire sans provoquer de mouvements globaux de matière (elle diffère en cela de la convection thermique des liquides et des gaz ), cette capacité étant très élevée dans les métaux et dans les corps continus, généralement très faible en polymères et d’autres matériaux isolants tels que la fibre de verre.
La conductivité thermique d’un matériau est calculée à partir d’un coefficient (appelé λ) et est différente selon sa nature moléculaire. Ce calcul se fait selon la formule suivante :
λ = q/deg. J
où q est le flux de chaleur par unité de temps et de surface, et grad.T est le gradient de température .
Plus la conductivité thermique d’un matériau est élevée, meilleur il sera conducteur de la chaleur , et plus elle est faible, plus le matériau sera isolant. La température, la convection, la conductivité électrique et les changements de phase du matériau influencent tous le résultat du coefficient de conductivité thermique.
Voir aussi : Thermomètre
Méthodes de conduction thermique
Il existe trois modes de transmission de la chaleur dans la nature : la conduction, la convection et le rayonnement.
- Conduite. Il se produit lorsque la chaleur est transmise d’un corps à un autre avec une température différente par simple contact, sans déplacement de matière.
- la convection Il est produit par le mouvement des particules de la substance qui transmet la chaleur, il doit donc toujours s’agir d’un fluide (liquide ou gaz), soit par mouvement naturel, soit par mouvement forcé.
- Le rayonnement. Il se produit lorsque de la chaleur est transmise entre deux solides de températures différentes sans qu’il y ait de point de contact ou de solide conducteur entre eux. La chaleur est transmise en émettant des ondes électromagnétiques à la vitesse de la lumière .
Unités de mesure de la conductivité thermique
La conduction thermique est mesurée, selon le système international , à partir de la relation W/(Km) , où W sont des watts, K kelvin et m sont des mètres. Cette unité équivaut à Joules par mètre par seconde par Kelvin (J/msK) .
Une conductivité thermique de 1 watt par mètre par kelvin signifie qu’un Joule (J) de chaleur se propage à travers un matériau d’une surface de 1m2 et d’une épaisseur de 1m, en 1 seconde, lorsque la différence entre les deux substances est de 1K .
Exemples de conductivité thermique
Voici quelques exemples de conductivité thermique :
- L’acier. Avec une conductivité de 47 à 58 W/(Km).
- L’eau . Avec une conductivité de 0,58 W/(Km).
- L’alcool . Avec une conductivité de 0,16 W/(Km).
- Le bronzé. Avec une conductivité de 116 à 140 W/(Km).
- Charpente. Avec une conductivité de 0,13 W/(Km).
- Le titane. Avec une conductivité de 21,9 W/(Km).
- Le Mercure. Avec une conductivité de 83,7 W/(Km).
- La glycérine. Avec une conductivité de 0,29 W/(Km).
- Liège. Avec une conductivité de 0,03 à 0,04 W/(Km).
- L’or. Avec une conductivité de 308,2 W/(Km).
- Le plomb . Avec une conductivité de 35 W/(Km).
- Le diamant. Avec une conductivité de 2300 W/(Km).
- Le verre. Avec une conductivité de 0,6 à 1,0 W/(Km).
- Le lithium . Avec une conductivité de 301,2 W/(Km).
- La terre mouillée. Avec une conductivité de 0,8 W/(Km).
