Bois de chêne – Tableau des matériaux – Applications – Prix

À propos du bois de chêne

En général, le bois est un tissu structurel poreux et fibreux que l’on trouve dans les tiges et les racines des arbres et d’autres plantes ligneuses. C’est un matériau organique – un composite naturel de fibres de cellulose qui sont résistantes à la tension et noyées dans une matrice de lignine qui résiste à la compression. Il est courant de classer le bois comme résineux ou comme bois dur. Le bois des conifères (par exemple le pin) est appelé résineux et le bois des dicotylédones (généralement des feuillus, par exemple le chêne) est appelé bois dur. Ces noms sont un peu trompeurs, car les bois durs ne sont pas nécessairement durs et les bois tendres ne sont pas nécessairement mous. 

Résumé

Nom	Bois de chêne
Phase à STP	solide
Densité	704 kg/m3
Résistance à la traction ultime	70 MPa
Limite d’élasticité	N / A
Module d’élasticité de Young	9 GPa
Dureté Brinell	4 BHN
Point de fusion	N / A
Conductivité thermique	0,17 W/mK
Capacité thermique	2000 J/g·K
Prix	0,7 $/kg

Composition du Bois de Chêne

Le bois est composé de matière sèche et d’eau. La matière sèche est la partie du bois qui ne contient pas d’eau. Outre l’eau, le bois a trois composants principaux. La cellulose, un polymère cristallin dérivé du glucose, constitue environ 41 à 43 %. Vient ensuite en abondance l’hémicellulose, qui est d’environ 20% chez les feuillus mais près de 30% chez les conifères. La lignine est le troisième composant à environ 27% dans le bois de conifères contre 23% dans les arbres à feuilles caduques. La cellulose est un composé organique de formule (C6H10O5)n, un polysaccharide constitué d’une chaîne linéaire de plusieurs centaines à plusieurs milliers d’unités de D-glucose liées en β(1→4). La matière sèche contient une certaine quantité d’éléments : 50 % de carbone (C), 41 % d’oxygène (O) et 6 % d’hydrogène (H). Les autres sont des substances différentes, principalement de l’azote (N), du soufre (S) et des cendres. Parce qu’il y a beaucoup d’éléments vaporisables, comme l’oxygène et l’hydrogène dans la matière sèche du bois, la flamme est longue. 

Applications du bois de chêne

Le bois de chêne est très résistant aux attaques d’insectes et de champignons en raison de sa forte teneur en tanin. Il a également des marques de grain très attrayantes, en particulier lorsqu’elles sont sciées sur quartier. Dans l’Europe médiévale, le chêne était le bois de prédilection pour toutes les constructions en bois, y compris les poutres, les murs, les portes et les planchers. 

Propriétés mécaniques du bois de chêne

Force du bois de chêne

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine.

La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique. Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence. En cas de contrainte de traction d’une barre uniforme (courbe contrainte-déformation), la  loi de Hooke décrit le comportement d’une barre dans la région élastique. Le module d’élasticité de Young est le module d’élasticité pour les contraintes de traction et de compression dans le régime d’élasticité linéaire d’une déformation uniaxiale et est généralement évalué par des essais de traction.

Voir aussi : Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime du bois de chêne

La résistance à la traction ultime du bois de chêne est de 70 MPa.

Limite d’élasticité du bois de chêne

La limite d’élasticité du bois de chêne  est N/A.

Module d’élasticité du bois de chêne

Le module d’élasticité de Young du bois de chêne est de 9 GPa.

Dureté du bois de chêne

En science des matériaux, la  dureté  est la capacité à résister à  l’indentation de surface  ( déformation plastique localisée ) et  aux rayures . Le test de dureté Brinell  est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un  pénétrateur sphérique dur est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

L’  indice de dureté Brinell  (HB) est la charge divisée par la surface de l’indentation. Le diamètre de l’empreinte est mesuré avec un microscope à échelle superposée. Le nombre de dureté Brinell est calculé à partir de l’équation :

La dureté Brinell du bois de chêne est d’environ 4 BHN (converti).

Voir aussi : Dureté des matériaux

Propriétés thermiques du bois de chêne

Bois de Chêne – Point de Fusion

Le point de fusion du bois de chêne est N/A .

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard. En général, la  fusion  est un  changement de phase  d’une substance de la phase solide à la phase liquide. Le  point de fusion  d’une substance est la température à laquelle ce changement de phase se produit. Le  point de fusion  définit également une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en équilibre. Pour divers composés chimiques et alliages, il est difficile de définir le point de fusion, car il s’agit généralement d’un mélange de divers éléments chimiques.

Bois de Chêne – Conductivité Thermique

La conductivité thermique du bois de chêne est de 0,17 W/(m·K) .

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la  conductivité thermique , k (ou λ), mesurée en  W/mK . C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par  conduction . Notez que  la loi de Fourier  s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

La  conductivité thermique  de la plupart des liquides et des solides varie avec la température. Pour les vapeurs, cela dépend aussi de la pression. En général:

La plupart des matériaux sont presque homogènes, nous pouvons donc généralement écrire  k = k (T) . Des définitions similaires sont associées aux conductivités thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un matériau isotrope, la conductivité thermique est indépendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.

Bois de Chêne – Chaleur Spécifique

La chaleur spécifique du bois de chêne est de 2000  J/g K .

La chaleur spécifique, ou capacité thermique spécifique,  est une propriété liée à l’énergie interne  très importante en thermodynamique. Les  propriétés intensives  c _v  et  c _p  sont définies pour des substances compressibles pures et simples comme des dérivées partielles de l’  énergie interne  u(T, v)  et de  l’ enthalpie  h(T, p) , respectivement : 

où les indices  v  et  p  désignent les variables maintenues fixes lors de la différenciation. Les propriétés  c _v  et  c _p  sont appelées  chaleurs spécifiques  (ou  capacités calorifiques ) car, dans certaines conditions particulières, elles relient le changement de température d’un système à la quantité d’énergie ajoutée par transfert de chaleur. Leurs unités SI sont  J/kg K  ou  J/mol K .

Propriétés et prix des autres matériaux

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