Qu'est-ce que conductivité thermique ?

Conductivité Thermique

La conductivité thermique est une propriété physique des matériaux qui décrit leur capacité à conduire la chaleur. Elle représente la quantité de chaleur qui traverse une surface d'un mètre carré avec un gradient de température de 1 Kelvin par mètre.

• Définition: La conductivité thermique (souvent notée λ, k ou κ) quantifie la capacité d'un matériau à transférer la chaleur par conduction. Plus la conductivité thermique est élevée, plus le matériau est un bon conducteur thermique.

• Unités: L'unité SI de la conductivité thermique est le Watt par mètre-Kelvin (W/(m⋅K)). On peut aussi rencontrer des unités comme cal/(s⋅cm⋅°C) ou BTU/(h⋅ft⋅°F).

• Facteurs influençant la conductivité thermique:

  • Nature du matériau: Les métaux sont généralement de bons conducteurs thermiques, tandis que les gaz et les matériaux poreux sont généralement de mauvais conducteurs (isolants). https://fr.wikiwhat.page/kavramlar/Nature%20du%20Matériau
  • Température: La conductivité thermique peut varier avec la température. Généralement, pour les métaux, elle diminue avec l'augmentation de la température, tandis que pour les isolants, elle peut augmenter. https://fr.wikiwhat.page/kavramlar/Température
  • Pression: Pour les gaz, la conductivité thermique dépend de la pression, surtout à basse pression. https://fr.wikiwhat.page/kavramlar/Pression
  • Phase du matériau: Les solides ont généralement une conductivité thermique plus élevée que les liquides, qui eux-mêmes ont une conductivité plus élevée que les gaz. https://fr.wikiwhat.page/kavramlar/Phase%20du%20Matériau
  • Structure du matériau: La structure cristalline ou amorphe, la porosité et l'homogénéité du matériau influencent sa conductivité. https://fr.wikiwhat.page/kavramlar/Structure%20du%20Matériau

• Applications: La connaissance de la conductivité thermique est essentielle dans de nombreux domaines :

  • Isolation thermique: Conception de bâtiments, de vêtements, etc. https://fr.wikiwhat.page/kavramlar/Isolation%20Thermique
  • Refroidissement électronique: Dissipateurs thermiques pour les composants électroniques.
  • Génie chimique: Transfert de chaleur dans les réacteurs et les échangeurs de chaleur.
  • Science des matériaux: Développement de nouveaux matériaux avec des propriétés thermiques spécifiques.

• Mesure de la conductivité thermique: Il existe différentes méthodes pour mesurer la conductivité thermique, notamment :

  • Méthode de la plaque chaude gardée: Une méthode précise pour les matériaux solides.
  • Méthode du fil chaud transitoire: Utilisée pour les liquides et les solides.
  • Méthode comparative: Compare la conductivité d'un matériau inconnu à celle d'un matériau de référence.
  • Méthodes basées sur la réponse thermique transitoire: Utilisées pour les sols et les matériaux de construction. https://fr.wikiwhat.page/kavramlar/Méthodes%20de%20Mesure

• Exemples de conductivité thermique (valeurs approximatives à 25°C):

  Matériau	Conductivité thermique (W/(m⋅K))
  Argent	429
  Cuivre	401
  Aluminium	237
  Acier	50
  Verre	1
  Eau	0.6
  Bois	0.1 - 0.2
  Polystyrène	0.03
  Air	0.026

• Calcul du flux thermique: La loi de Fourier décrit le flux thermique (Q) à travers un matériau en fonction de sa conductivité thermique (k), de la surface (A), et du gradient de température (dT/dx): Q = -k * A * (dT/dx). Le signe négatif indique que la chaleur se propage dans la direction opposée au gradient de température. https://fr.wikiwhat.page/kavramlar/Loi%20de%20Fourier