{"id":114260,"date":"2022-02-02T14:29:31","date_gmt":"2022-02-02T13:29:31","guid":{"rendered":"https:\/\/material-properties.org\/sable-densite-capacite-thermique-conductivite-thermique\/"},"modified":"2022-09-30T06:58:50","modified_gmt":"2022-09-30T05:58:50","slug":"sable-densite-capacite-thermique-conductivite-thermique","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/material-properties.org\/fr\/sable-densite-capacite-thermique-conductivite-thermique\/","title":{"rendered":"Sable – Densit\u00e9 – Capacit\u00e9 thermique – Conductivit\u00e9 thermique"},"content":{"rendered":"

\u00c0 propos du sable<\/h2>\n

Le sable est un mat\u00e9riau granulaire compos\u00e9 de particules finement divis\u00e9es de roches et de min\u00e9raux.\u00a0La composition du sable varie en fonction des sources et des conditions rocheuses locales, mais le constituant le plus courant du sable dans les milieux continentaux int\u00e9rieurs et les milieux c\u00f4tiers non tropicaux est la silice (dioxyde de silicium ou SiO2), g\u00e9n\u00e9ralement sous forme de quartz.\u00a0La silice est l’une des familles de mat\u00e9riaux les plus complexes et les plus abondantes, existant en tant que compos\u00e9 de plusieurs min\u00e9raux et en tant que produit synth\u00e9tique.\u00a0

<\/div>\"propri\u00e9t\u00e9s<\/a>
<\/div>\n

R\u00e9sum\u00e9<\/h3>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Nom<\/td>\nSable<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Phase \u00e0 STP<\/td>\nsolide<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Densit\u00e9<\/td>\n1500kg\/m3<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
R\u00e9sistance \u00e0 la traction ultime<\/td>\nN \/ A<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Limite d’\u00e9lasticit\u00e9<\/td>\nN \/ A<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Module de Young<\/td>\nN \/ A<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Duret\u00e9 Brinell<\/td>\nN \/ A<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Point de fusion<\/td>\n1577 \u00b0C<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Conductivit\u00e9 thermique<\/td>\n0,25 W\/mK<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Capacit\u00e9 thermique<\/td>\n830 J\/g\u00b7K<\/span><\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Prix<\/td>\n0,03\u00a0$\/kg<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n
<\/div>\n

Densit\u00e9 de sable<\/h2>\n

Les densit\u00e9s typiques de diverses substances sont \u00e0 la pression atmosph\u00e9rique.\u00a0La densit\u00e9<\/strong><\/a> est d\u00e9finie comme la masse par unit\u00e9 de volume<\/strong>.\u00a0C’est une\u00a0\u00a0propri\u00e9t\u00e9 intensive<\/strong>, qui est d\u00e9finie math\u00e9matiquement comme la masse divis\u00e9e par le volume: \u03c1 = m\/V<\/strong><\/p>\n

En d’autres termes, la densit\u00e9 (\u03c1) d’une substance est la masse totale (m) de cette substance divis\u00e9e par le volume total (V) occup\u00e9 par cette substance. L’unit\u00e9 SI standard est\u00a0le kilogramme par m\u00e8tre cube<\/strong> (kg\/m3<\/sup><\/strong>). L’unit\u00e9 anglaise standard est\u00a0la masse de livres par pied cube<\/strong> (lbm\/ft3<\/sup><\/strong>).<\/p>\n

La densit\u00e9 du sable est de\u00a01500 kg\/m3<\/sup>.<\/strong><\/p>\n

Exemple: Densit\u00e9<\/h3>\n

Calculez la hauteur d’un cube de sable, qui p\u00e8se une tonne m\u00e9trique.<\/p>\n

Solution:<\/strong><\/p>\n

La densit\u00e9<\/strong>\u00a0est d\u00e9finie comme la\u00a0masse par unit\u00e9 de volume<\/strong>. Il est math\u00e9matiquement d\u00e9fini comme la masse divis\u00e9e par le volume:\u00a0\u03c1 = m\/V<\/strong><\/p>\n

Comme le volume d’un cube est la troisi\u00e8me puissance de ses c\u00f4t\u00e9s (V = a3<\/sup>), la hauteur de ce cube peut \u00eatre calcul\u00e9e:<\/p>\n

\"densit\u00e9<\/a><\/p>\n

La hauteur de ce cube est alors\u00a0a = 0,874 m<\/strong>.<\/p>\n

<\/div>
\n<\/div><\/div>
\n

Densit\u00e9 des mat\u00e9riaux<\/h3>\n

\"Tableau<\/p>\n<\/div><\/div>

\n<\/div><\/div>
<\/div>\n

Propri\u00e9t\u00e9s thermiques du sable<\/h2>\n

Sable – Point de fusion<\/h3>\n

Le point de fusion du sable est de 1577\u00a0<\/strong>\u00b0C<\/strong>.<\/p>\n

Notez que ces points sont associ\u00e9s \u00e0 la pression atmosph\u00e9rique standard. En g\u00e9n\u00e9ral, la\u00a0fusion<\/strong>\u00a0est un\u00a0changement de phase<\/strong> d’une substance de la phase solide \u00e0 la phase liquide.\u00a0Le\u00a0point de fusion<\/strong> d’une substance est la temp\u00e9rature \u00e0 laquelle ce changement de phase se produit. Le\u00a0point de fusion<\/strong>\u00a0d\u00e9finit \u00e9galement une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en \u00e9quilibre.\u00a0Pour divers compos\u00e9s chimiques et alliages, il est difficile de d\u00e9finir le point de fusion, car il s’agit g\u00e9n\u00e9ralement d’un m\u00e9lange de divers \u00e9l\u00e9ments chimiques.<\/p>\n

Sable – Conductivit\u00e9 thermique<\/h3>\n

La conductivit\u00e9 thermique du sable est de\u00a00,25\u00a0<\/strong>W\/(m\u00b7K)<\/strong>.<\/p>\n

Les caract\u00e9ristiques de transfert de chaleur d’un mat\u00e9riau solide sont mesur\u00e9es par une propri\u00e9t\u00e9 appel\u00e9e la\u00a0\u00a0conductivit\u00e9 thermique<\/strong>, k (ou \u03bb), mesur\u00e9e en\u00a0\u00a0W\/mK<\/strong>.\u00a0C’est une mesure de la capacit\u00e9 d’une substance \u00e0 transf\u00e9rer de la chaleur \u00e0 travers un mat\u00e9riau par\u00a0\u00a0conduction<\/a>.\u00a0Notez que\u00a0\u00a0la loi de Fourier<\/strong><\/a> s’applique \u00e0 toute mati\u00e8re, quel que soit son \u00e9tat (solide, liquide ou gazeux), par cons\u00e9quent, elle est \u00e9galement d\u00e9finie pour les liquides et les gaz.<\/p>\n

La\u00a0\u00a0conductivit\u00e9 thermique<\/strong><\/a>\u00a0de la plupart des liquides et des solides varie avec la temp\u00e9rature.\u00a0Pour les vapeurs, cela d\u00e9pend aussi de la pression.\u00a0En g\u00e9n\u00e9ral:<\/p>\n

\"conductivit\u00e9<\/a><\/p>\n

La plupart des mat\u00e9riaux sont presque homog\u00e8nes, nous pouvons donc g\u00e9n\u00e9ralement \u00e9crire\u00a0\u00a0k = k (T)<\/em><\/strong>.\u00a0Des d\u00e9finitions similaires sont associ\u00e9es aux conductivit\u00e9s thermiques dans les directions y et z (ky, kz), mais pour un mat\u00e9riau isotrope, la conductivit\u00e9 thermique est ind\u00e9pendante de la direction de transfert, kx = ky = kz = k.<\/p>\n

Sable – Chaleur sp\u00e9cifique<\/h3>\n

La chaleur sp\u00e9cifique du sable est de\u00a0<\/strong>830 J\/g K<\/strong>.<\/p>\n

La chaleur sp\u00e9cifique, ou capacit\u00e9 thermique sp\u00e9cifique,\u00a0<\/strong>\u00a0est une propri\u00e9t\u00e9 li\u00e9e \u00e0\u00a0l’\u00e9nergie interne<\/a><\/strong>\u00a0\u00a0tr\u00e8s importante en thermodynamique.\u00a0Les\u00a0\u00a0propri\u00e9t\u00e9s intensives <\/strong>c<\/em><\/strong>v<\/sub><\/em><\/strong> et\u00a0c<\/em><\/strong>p<\/sub><\/em><\/strong> sont d\u00e9finies pour des substances compressibles pures et simples comme des d\u00e9riv\u00e9es partielles de l’\u00a0\u00a0\u00e9nergie interne <\/strong>u(T, v)<\/em><\/strong> et de\u00a0 l’\u00a0enthalpie <\/strong>h(T, p)<\/em><\/strong>, respectivement:\u00a0<\/strong><\/p>\n

\"\"<\/a><\/p>\n

o\u00f9 les indices v<\/strong> et\u00a0p<\/strong> d\u00e9signent les variables maintenues fixes lors de la diff\u00e9renciation.\u00a0Les propri\u00e9t\u00e9s\u00a0cv<\/sub> <\/strong>et cp<\/sub><\/strong> sont appel\u00e9es\u00a0chaleurs sp\u00e9cifiques <\/strong>(ou\u00a0capacit\u00e9s calorifiques<\/strong>) car, dans certaines conditions particuli\u00e8res, elles relient le changement de temp\u00e9rature d’un syst\u00e8me \u00e0 la quantit\u00e9 d’\u00e9nergie ajout\u00e9e par transfert de chaleur.\u00a0Leurs unit\u00e9s SI sont\u00a0\u00a0J\/kg K<\/strong>\u00a0\u00a0ou\u00a0\u00a0J\/mol K<\/strong>.<\/p>\n

Exemple: Calcul du transfert de chaleur<\/h3>\n

\"Sable<\/a>La conductivit\u00e9 thermique est d\u00e9finie comme la quantit\u00e9 de chaleur (en watts) transf\u00e9r\u00e9e \u00e0 travers une surface carr\u00e9e de mat\u00e9riau d’une \u00e9paisseur donn\u00e9e (en m\u00e8tres) en raison d’une diff\u00e9rence de temp\u00e9rature.\u00a0Plus la conductivit\u00e9 thermique du mat\u00e9riau est faible, plus la capacit\u00e9 du mat\u00e9riau \u00e0 r\u00e9sister au transfert de chaleur est grande.<\/p>\n

Calculer le taux de\u00a0\u00a0flux de chaleur \u00e0<\/u> \u00a0travers un mur de 3 mx 10 m de surface (A = 30 m2<\/sup>). Le mur a une \u00e9paisseur de 15 cm (L1<\/sub>) et est constitu\u00e9 de sable avec\u00a0une conductivit\u00e9 thermique<\/u> \u00a0de k1<\/sub>\u00a0= 0,25 W\/mK (mauvais isolant thermique).\u00a0Supposons que les\u00a0temp\u00e9ratures<\/u>\u00a0int\u00e9rieure et ext\u00e9rieure \u00a0sont de 22\u00b0C et -8\u00b0C, et que les\u00a0\u00a0coefficients de transfert de chaleur par convection<\/u> \u00a0sur les c\u00f4t\u00e9s int\u00e9rieur et ext\u00e9rieur sont h1<\/sub>\u00a0= 10 W\/m2<\/sup>K et h2<\/sub>\u00a0= 30 W\/m2<\/sup>K, respectivement. A noter que ces coefficients de convection d\u00e9pendent fortement notamment des conditions ambiantes et int\u00e9rieures (vent, humidit\u00e9, etc.).<\/p>\n

Calculez le flux de\u00a0chaleur (perte<\/strong> de chaleur) \u00e0 travers ce mur.<\/p>\n

Solution:<\/strong><\/p>\n

Comme cela a \u00e9t\u00e9 \u00e9crit, de nombreux processus de transfert de chaleur impliquent des syst\u00e8mes composites et impliquent m\u00eame une combinaison de conduction<\/u>\u00a0et\u00a0 de\u00a0convection<\/u>. Avec ces syst\u00e8mes composites, il est souvent pratique de travailler avec un\u00a0coefficient de transfert de chaleur global<\/u><\/strong>,\u00a0appel\u00e9\u00a0<\/strong>\u00a0facteur\u00a0\u00a0U.\u00a0<\/strong>Le facteur U est d\u00e9fini par une expression analogue \u00e0\u00a0\u00a0la loi de refroidissement de Newton<\/strong><\/a>:<\/p>\n

\"Calcul<\/a><\/p>\n

Le\u00a0\u00a0coefficient de transfert de chaleur global<\/strong>\u00a0est li\u00e9 \u00e0 la\u00a0\u00a0r\u00e9sistance thermique totale<\/a> et d\u00e9pend de la g\u00e9om\u00e9trie du probl\u00e8me.<\/p>\n

En supposant un transfert de chaleur unidimensionnel \u00e0 travers la paroi plane et sans tenir compte du rayonnement, le\u00a0\u00a0coefficient de transfert de chaleur global<\/strong> \u00a0peut \u00eatre calcul\u00e9 comme suit:<\/p>\n

\"Calcul<\/a><\/p>\n

Le\u00a0coefficient de transfert thermique global\u00a0<\/strong> est alors: U = 1 \/ (1\/10 + 0,15\/0,25 + 1\/30) = 1,36 W\/m2<\/sup>K<\/p>\n

Le flux de chaleur peut alors \u00eatre calcul\u00e9 simplement comme suit: q = 1,36 [W\/m2<\/sup>K] x 30 [K] = 40,91 W\/m2<\/sup><\/p>\n

La perte totale de chaleur \u00e0 travers ce mur sera de: qperte<\/sub> <\/strong>= q . A = 40,91 [W\/m2<\/sup>] x 30 [m2<\/sup>] =\u00a01227,27 W<\/strong><\/p>\n

<\/div>
\n

Point de fusion des mat\u00e9riaux<\/h3>\n

\"Tableau<\/a><\/p><\/div><\/div>

\n

Conductivit\u00e9 thermique des mat\u00e9riaux<\/h3>\n

\"Tableau<\/a><\/p><\/div><\/div>

\n

Capacit\u00e9 calorifique des mat\u00e9riaux<\/h3>\n

\"Tableau<\/a><\/p>\n<\/div><\/div>

<\/div>\n
\n

La r\u00e9sistance des mat\u00e9riaux<\/h3>\n

\"Tableau<\/a><\/p><\/div><\/div>

\n

\u00c9lasticit\u00e9 des mat\u00e9riaux<\/h3>\n

\"Tableau<\/a><\/p><\/div><\/div>

\n

Duret\u00e9 des mat\u00e9riaux<\/h3>\n

\"Tableau<\/a>\u00a0 <\/p><\/div><\/div>

<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

\u00c0 propos du sable Le sable est un mat\u00e9riau granulaire compos\u00e9 de particules finement divis\u00e9es de roches et de min\u00e9raux.\u00a0La composition du sable varie en fonction des sources et des conditions rocheuses locales, mais le constituant le plus courant du sable dans les milieux continentaux int\u00e9rieurs et les milieux c\u00f4tiers non tropicaux est la silice … Read more<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[4],"tags":[],"yoast_head":"\nSable | Densit\u00e9, capacit\u00e9 thermique, conductivit\u00e9 thermique<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Le sable est un mat\u00e9riau granulaire compos\u00e9 de particules finement divis\u00e9es de roches et de min\u00e9raux. 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