Dioxyde de carbone – Densité – Capacité calorifique – Conductivité thermique

À propos du dioxyde de carbone

Le dioxyde de carbone est un gaz incolore dont la densité est supérieure d’environ 53% à celle de l’air sec. Il est relativement non toxique et incombustible, mais il est plus lourd que l’air et peut s’asphyxier par déplacement d’air. Lorsque le CO2 est dissous dans l’eau, l’acide carbonique doux se forme. Le CO2 refroidi sous forme solide est appelé neige carbonique. Le dioxyde de carbone est un composant mineur de l’atmosphère terrestre mais un constituant important de l’air. C’est une matière première nécessaire à la plupart des végétaux, qui éliminent le dioxyde de carbone de l’air en utilisant le processus de photosynthèse. Une concentration typique de CO2 dans l’air est actuellement d’environ 0,040 % ou 404 ppm. La concentration de dioxyde de carbone atmosphérique augmente et diminue selon un schéma saisonnier sur une plage d’environ 6 ppmv. La concentration de CO2 dans l’air augmente également régulièrement d’année en année depuis plus de 70 ans. Le taux d’augmentation actuel est d’environ 2,5 ppm par an.

Résumé

Nom	Gaz carbonique
Phase à STP	gazeux
Densité	2kg/ m3
Résistance à la traction ultime	N / A
Limite d’élasticité	N / A
Module de Young	N / A
Dureté Brinell	N / A
Point de fusion	-57 °C
Conductivité thermique	0,0166 W/mK
Capacité thermique	840 J/g·K
Prix	2 $/kg

Densité de dioxyde de carbone

Les densités typiques de diverses substances sont à la pression atmosphérique. La densité est définie comme la masse par unité de volume. C’est une propriété intensive, qui est définie mathématiquement comme la masse divisée par le volume: ρ = m/V

En d’autres termes, la densité (ρ) d’une substance est la masse totale (m) de cette substance divisée par le volume total (V) occupé par cette substance. L’unité SI standard est le kilogramme par mètre cube (kg/m³). L’unité anglaise standard est la masse de livres par pied cube (lbm/ft³).

La densité du dioxyde de carbone est de 2 kg/m³.

Propriétés thermiques du dioxyde de carbone

Dioxyde de carbone – Point de fusion

Le point de fusion du dioxyde de carbone est de -57 °C.

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.

Dioxyde de carbone – Conductivité thermique

La conductivité thermique du dioxyde de carbone est  de 0,0166 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.

Dioxyde de carbone – Chaleur spécifique

La chaleur spécifique du dioxyde de carbone est de 840  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.