{"id":116766,"date":"2022-05-23T22:32:46","date_gmt":"2022-05-23T21:32:46","guid":{"rendered":"https:\/\/material-properties.org\/proprietes-thermiques-des-materiaux-definition\/"},"modified":"2022-05-24T18:36:54","modified_gmt":"2022-05-24T17:36:54","slug":"proprietes-thermiques-des-materiaux-definition","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/material-properties.org\/fr\/proprietes-thermiques-des-materiaux-definition\/","title":{"rendered":"Propri\u00e9t\u00e9s thermiques des mat\u00e9riaux – D\u00e9finition"},"content":{"rendered":"

Les propri\u00e9t\u00e9s thermiques des mat\u00e9riaux font r\u00e9f\u00e9rence \u00e0 la r\u00e9ponse des mat\u00e9riaux aux changements de temp\u00e9rature et \u00e0 l’application de chaleur.\u00a0Lorsqu’un solide absorbe de l’\u00e9nergie sous forme de chaleur, sa temp\u00e9rature augmente et ses dimensions augmentent.<\/div><\/div><\/span><\/p>\n

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Les propri\u00e9t\u00e9s thermiques<\/span><\/strong> des mat\u00e9riaux font r\u00e9f\u00e9rence \u00e0 la r\u00e9ponse des mat\u00e9riaux aux changements de leur <\/span>thermodynamics<\/a>\/thermodynamic-properties\/what-is-temperature-physics\/\u00a0\u00bb>temp\u00e9rature<\/span> et \u00e0 l’application de <\/span>chaleur<\/span><\/a>.\u00a0Lorsqu’un solide absorbe de\u00a0<\/span>thermodynamics<\/a>\/what-is-energy-physics\/\u00a0\u00bb>l’\u00e9nergie<\/span>\u00a0sous forme de chaleur, sa temp\u00e9rature augmente et ses dimensions augmentent.\u00a0Mais\u00a0<\/span>diff\u00e9rents mat\u00e9riaux r\u00e9agissent diff\u00e9remment\u00a0<\/span><\/strong>\u00e0<\/span><\/strong> l’application de chaleur.<\/span><\/p>\n

La capacit\u00e9 calorifique, la dilatation thermique et la conductivit\u00e9 thermique sont des propri\u00e9t\u00e9s qui sont souvent critiques dans l’utilisation pratique des solides.<\/span><\/p>\n

Point de fusion – Point d’\u00e9bullition des mat\u00e9riaux<\/span><\/h2>\n

Notez que ces points sont associ\u00e9s \u00e0 la pression atmosph\u00e9rique standard.<\/span><\/p>\n

Point de fusion<\/span><\/h3>\n

Voir aussi: <\/span>Points de fusion – Tableau p\u00e9riodique<\/span><\/a><\/p>\n

En g\u00e9n\u00e9ral, la <\/span>fusion<\/span><\/strong> est un\u00a0<\/span>changement de phase<\/span><\/strong> d’une substance de la phase solide \u00e0 la phase liquide.\u00a0Le <\/span>point de fusion<\/span><\/strong> d’une substance est la temp\u00e9rature \u00e0 laquelle ce changement de phase se produit.\u00a0Le <\/span>point de fusion\u00a0<\/span><\/strong>d\u00e9finit \u00e9galement une condition dans laquelle le solide et le liquide peuvent exister en \u00e9quilibre.\u00a0L’ajout d’une chaleur convertira le solide en liquide sans changement de temp\u00e9rature.\u00a0Au point de fusion, les deux phases d’une substance, liquide et vapeur, ont des \u00e9nergies libres identiques et sont donc \u00e9galement susceptibles d’exister.\u00a0En dessous du point de fusion, le solide est l’\u00e9tat le plus stable des deux, alors qu’au-dessus, la forme liquide est pr\u00e9f\u00e9r\u00e9e.\u00a0Le point de fusion d’une substance d\u00e9pend de la pression et est g\u00e9n\u00e9ralement sp\u00e9cifi\u00e9 \u00e0 la pression standard.\u00a0Consid\u00e9r\u00e9e comme la temp\u00e9rature du passage inverse du liquide au solide, elle est appel\u00e9e point de cong\u00e9lation ou point de cristallisation.<\/span><\/p>\n

Voir aussi: <\/span>D\u00e9pression du point de fusion<\/span><\/a><\/p>\n

La premi\u00e8re th\u00e9orie expliquant le m\u00e9canisme de fusion dans la masse a \u00e9t\u00e9 propos\u00e9e par Lindemann, qui a utilis\u00e9 la vibration des atomes dans le cristal pour expliquer la transition de fusion.\u00a0Les solides sont similaires aux liquides en ce sens que les deux sont des \u00e9tats condens\u00e9s, avec des particules beaucoup plus proches les unes des autres que celles d’un gaz.\u00a0Les\u00a0<\/span>atomes<\/span><\/a>\u00a0d’un solide sont \u00e9troitement li\u00e9s les uns aux autres, soit dans un\u00a0<\/span>r\u00e9seau g\u00e9om\u00e9trique<\/span><\/a>\u00a0r\u00e9gulier (solides cristallins, qui comprennent les m\u00e9taux et la glace ordinaire) ou irr\u00e9guli\u00e8rement (un solide amorphe tel que le verre \u00e0 vitre commun), et sont g\u00e9n\u00e9ralement de faible \u00e9nergie.\u00a0Le <\/span>mouvement d’atomes<\/span><\/strong>, d’ions ou de mol\u00e9cules individuels dans un solide est limit\u00e9 au mouvement vibratoire autour d’un point fixe.\u00a0Lorsqu’un solide est chauff\u00e9, ses <\/span>particules vibrent plus rapidement<\/span><\/strong>\u00a0car le solide absorbe l’\u00e9nergie cin\u00e9tique.\u00a0\u00c0 un moment donn\u00e9, l’amplitude de vibration devient si grande que les atomes commencent \u00e0 envahir l’espace de leurs plus proches voisins et \u00e0 les d\u00e9ranger, et le processus de fusion s’enclenche.\u00a0Le <\/span>point de fusion<\/span><\/strong>\u00a0est la temp\u00e9rature \u00e0 laquelle les vibrations perturbatrices des particules du solide surmontent les forces d’attraction op\u00e9rant \u00e0 l’int\u00e9rieur du solide.<\/span><\/p>\n

Comme pour les points d’\u00e9bullition, le point de fusion d’un solide d\u00e9pend de la force de ces forces attractives.\u00a0Par exemple, le chlorure de sodium (NaCl) est un compos\u00e9 ionique constitu\u00e9 d’une multitude de liaisons ioniques fortes.\u00a0Le chlorure de sodium fond \u00e0 801\u00b0C.\u00a0D’autre part, la glace (solide H<\/span>2<\/span><\/sub>O) est un compos\u00e9 mol\u00e9culaire dont les mol\u00e9cules sont maintenues ensemble par des liaisons hydrog\u00e8ne, ce qui est effectivement un exemple fort d’une interaction entre deux dip\u00f4les permanents.\u00a0Bien que les liaisons hydrog\u00e8ne soient les plus fortes des forces intermol\u00e9culaires, la force des liaisons hydrog\u00e8ne est bien inf\u00e9rieure \u00e0 celle des liaisons ioniques.\u00a0Le point de fusion de la glace est de 0 \u00b0C.<\/span><\/p>\n

Les liaisons covalentes<\/span><\/a>\u00a0entra\u00eenent souvent la formation de petites collections d’atomes mieux connect\u00e9s appel\u00e9s mol\u00e9cules, qui, dans les solides et les liquides, sont li\u00e9s \u00e0 d’autres mol\u00e9cules par des forces souvent beaucoup plus faibles que les liaisons covalentes qui maintiennent les mol\u00e9cules ensemble en interne.\u00a0Ces liaisons intermol\u00e9culaires faibles conf\u00e8rent aux substances mol\u00e9culaires organiques, telles que les cires et les huiles, leur caract\u00e8re de masse molle et leurs points de fusion bas (dans les liquides, les mol\u00e9cules doivent cesser le contact le plus structur\u00e9 ou orient\u00e9 les unes avec les autres).<\/span><\/p>\n

Point d’\u00e9bullition<\/span><\/h3>\n

Voir aussi: <\/span>Points d’\u00e9bullition – Tableau p\u00e9riodique<\/span><\/a><\/p>\n

En g\u00e9n\u00e9ral, <\/span>l’\u00e9bullition<\/span><\/strong> est un\u00a0<\/span>changement de phase<\/span><\/strong>\u00a0d’une substance de la phase liquide \u00e0 la phase gazeuse.\u00a0Le <\/span>point d’\u00e9bullition<\/span><\/strong> d’une substance est la temp\u00e9rature \u00e0 laquelle se produit ce changement de phase (\u00e9bullition ou vaporisation).\u00a0La temp\u00e9rature \u00e0 laquelle la <\/span>vaporisation<\/span><\/strong>\u00a0(\u00e9bullition) commence \u00e0 se produire pour une pression donn\u00e9e est \u00e9galement connue sous le nom de\u00a0temp\u00e9rature de saturation<\/a><\/strong>\u00a0et dans ces conditions, un m\u00e9lange de vapeur et de liquide peut exister ensemble.\u00a0On peut dire que le liquide est satur\u00e9 d’\u00e9nergie thermique.\u00a0Tout ajout d’\u00e9nergie thermique entra\u00eene une transition de phase.\u00a0Au point d’\u00e9bullition<\/strong><\/span> les deux phases d’une substance, liquide et vapeur, ont des \u00e9nergies libres identiques et sont donc \u00e9galement susceptibles d’exister.\u00a0En dessous du point d’\u00e9bullition, le liquide est l’\u00e9tat le plus stable des deux, alors qu’au-dessus, la forme gazeuse est pr\u00e9f\u00e9r\u00e9e.\u00a0La pression \u00e0 laquelle la vaporisation (\u00e9bullition) commence \u00e0 se produire pour une temp\u00e9rature donn\u00e9e est appel\u00e9e la <\/span>pression de saturation<\/span><\/strong>.\u00a0Consid\u00e9r\u00e9e comme la temp\u00e9rature du passage inverse de la vapeur au liquide, elle est appel\u00e9e point de condensation.<\/span><\/p>\n

Comme on peut le voir, le <\/span>point d’\u00e9bullition<\/span><\/strong>\u00a0d’un liquide varie en fonction de la pression environnementale environnante.\u00a0Un liquide sous vide partiel a un point d’\u00e9bullition plus bas que lorsque ce liquide est \u00e0 la pression atmosph\u00e9rique.\u00a0Un liquide \u00e0 haute pression a un point d’\u00e9bullition plus \u00e9lev\u00e9 que lorsque ce liquide est \u00e0 la pression atmosph\u00e9rique.\u00a0Par exemple, l’eau bout \u00e0 100 \u00b0C (212 \u00b0F) au niveau de la mer, mais \u00e0 93,4 \u00b0C (200,1 \u00b0F) \u00e0 1900 m\u00e8tres (6 233 pieds) d’altitude. D’autre part, l’eau bout \u00e0 350 \u00b0C (662 \u00b0F) \u00e0 16,5 MPa (pression typique des REP).<\/span><\/p>\n

Dans le <\/span>tableau p\u00e9riodique des \u00e9l\u00e9ments<\/span><\/a>, l’\u00e9l\u00e9ment dont le point d’\u00e9bullition est le plus bas est l’h\u00e9lium.\u00a0Les points d’\u00e9bullition du rh\u00e9nium et du tungst\u00e8ne d\u00e9passent 5000 K \u00e0 la pression standard.\u00a0Puisqu’il est difficile de mesurer pr\u00e9cis\u00e9ment les temp\u00e9ratures extr\u00eames sans biais, les deux ont \u00e9t\u00e9 cit\u00e9s dans la litt\u00e9rature comme ayant le point d’\u00e9bullition le plus \u00e9lev\u00e9.<\/span><\/p>\n

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

Conductivit\u00e9 thermique des mat\u00e9riaux<\/span><\/h2>\n

Les caract\u00e9ristiques de transfert de chaleur d’un mat\u00e9riau solide sont mesur\u00e9es par une propri\u00e9t\u00e9 appel\u00e9e la <\/span>conductivit\u00e9 thermique<\/span><\/strong><\/a>, k (ou \u03bb), mesur\u00e9e en\u00a0<\/span>W\/mK<\/span><\/strong>.\u00a0C’est une mesure de la capacit\u00e9 d’une substance \u00e0 transf\u00e9rer de la chaleur \u00e0 travers un mat\u00e9riau par <\/span>conduction<\/span><\/a>.\u00a0Notez que <\/span>la loi de Fourier<\/span><\/strong><\/a>\u00a0s’applique \u00e0 toute mati\u00e8re, quel que soit son \u00e9tat (solide, liquide ou gaz), par cons\u00e9quent, elle est \u00e9galement d\u00e9finie pour les liquides et les gaz.<\/span><\/p>\n

La <\/span>conductivit\u00e9 thermique<\/span><\/strong><\/a> de 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:<\/span><\/p>\n

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

La plupart des mat\u00e9riaux sont presque homog\u00e8nes, nous pouvons donc g\u00e9n\u00e9ralement \u00e9crire <\/span>k = k (T)<\/span><\/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.<\/span><\/p>\n

Conductivit\u00e9 thermique des m\u00e9taux<\/span><\/h3>\n
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Le transport de\u00a0<\/span>l’\u00e9nergie thermique<\/span><\/a> dans les solides peut \u00eatre g\u00e9n\u00e9ralement d\u00fb \u00e0 deux effets:<\/span><\/div>\n<\/div>\n
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