Dioxyde de carbone – Tableau des matériaux – Applications – Prix

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 d’élasticité 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

Composition du dioxyde de carbone

Les molécules de dioxyde de carbone sont constituées d’un atome de carbone lié par covalence à deux atomes d’oxygène. 

Applications du dioxyde de carbone

Le dioxyde de carbone est utilisé par l’industrie alimentaire, l’industrie pétrolière et l’industrie chimique. Le composé a des utilisations commerciales variées, mais l’une de ses plus grandes utilisations en tant que produit chimique est la production de boissons gazeuses ; il fournit l’éclat des boissons gazeuses telles que l’eau gazeuse, la bière et le vin mousseux. Le dioxyde de carbone est également utilisé comme réfrigérant, dans les extincteurs, pour gonfler les radeaux de sauvetage et les gilets de sauvetage, faire sauter le charbon, faire mousser le caoutchouc et les plastiques, favorisant la croissance des plantes dans les serres. Le dioxyde de carbone est également utilisé comme atmosphère pour le soudage, bien que dans l’arc de soudage, il réagisse pour oxyder la plupart des métaux. L’utilisation dans l’industrie automobile est courante malgré des preuves significatives que les soudures réalisées dans du dioxyde de carbone sont plus fragiles que celles réalisées dans des atmosphères plus inertes.

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 .

Propriétés et prix des autres matériaux

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