Propriétés thermiques des matériaux

Généralité sur les transferts de chaleur

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Un transfert d'énergie a lieu chaque fois :

- qu'un gradient de température existe à l'intérieur d'un système,

- ou lorsque deux systèmes à températures différentes sont mis en contact.

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Le processus par lequel le transfert de l'énergie

s'effectue est désigné par les termes :

Transmission de chaleur Ou

Echange énergétique



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La grandeur transférée, appelée chaleur, ne peut être mesurée ni observée, mais les effets qu'elle produit sont sujets à l'observation et aux mesures.



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Le transfert peut être défini comme

La transmission d’énergie Sous l’influence d’un gradient

On retrouve généralement trois modes de transmission:

-La conduction -Le rayonnement -La convection



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Les mécanismes des deux premiers modes conduction et rayonnement dépendent uniquement de l’existence d’un gradient de température Les mécanismes du dernier mode convection dépend aussi bien de la différence de température que d’un mécanisme de transfert de masse

Capacité calorifique

La capacité thermique massique c (J/kg · K) représente l’énergie nécessaire pour élever de 1 K la température de 1 kg d’un matériau donné.

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Figure: Dépendance de la capacité calorifique Cv avec la température. La valeur de Cv augmente brusquement à partir d’une température voisin à 0 K, Et pour une température supérieure à θD, elle atteint une valeur asymptotique ≅ 3R


Capacité calorifique

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Effet de la température sur la distance interatomique

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Avec l'augmentation de T, l'agitation thermique repousse les molécules qui vont se distancer un peu plus. Dans un domaine de T où il n'y a pas de changement structurel important (pas de fusion ou cristallisation ou réaction chimique), on peut approximer le changement de dimension par une relation linéaire:

Pour un corps isotrope, α est le même dans toutes les directions.

α est le coefficient de dilatation linéaire (en K-1)


Coefficient de dilatation thermique

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Matériau (W/m/K) Matériau (W/m/K)

Argent 419 Grès 1,8

Cuivre 386 Verre 0,78

Aluminium 204 Chêne 0,17

Fer (pur) 73 Laine de verre 0,038

Acier Inox 16 Eau 0,556

Mercure 8,2 Air 0,0262


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Dilatation en surface

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Dilatation en volume

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• La chaleur spécifique massique, c, d’un corps est la quantité de chaleur nécessaire pour élever de 1K la température de l’unité de masse de ce corps La chaleur massique s'exprime en J. g-1. K-1 ou kJ.kg-1.K-1

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La capacité thermique ou calorifique


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Conduction Transmission de chaleur de particule à particule dans les corps solides, liquides ou gazeux sans déplacement global de la matière. Conductibilité thermique : l’aptitude à transmettre la chaleur (loi de Fourrier)


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