- Watt par mètre-kelvin
-
Conductivité thermique
La conductivité thermique est une grandeur physique caractérisant le comportement des matériaux lors du transfert thermique par conduction. Cette constante apparaît par exemple dans la Conduction thermique). Elle représente la quantité de chaleur transférée par unité de surface et par une unité de temps sous un température.
Sommaire
Généralités
Dans le système international d’unités, la conductivité thermique est exprimée en watts par mètre par puissance
- le mètre est l’unité de longueur
- le kelvin est l’unité de température
La conductivité dépend principalement de :
-
- La nature du matériau,
- la température.
- D’autres paramètres comme l’humidité, la pression interviennent également.
En général, la conductivité thermique va de pair avec la diamant qui a une conductivité thermique élevée, entre 1000 et 2600 W·m-1·K-1, alors que sa conductivité électrique est basse.
D’un point de vue atomique, la conductivité thermique est liée à deux types de comportements :
-
- le mouvement des porteurs de charges, électrons ou trous.
- l’oscillation des métaux, le mouvement des électrons libres est prépondérant alors que dans le cas des non-métaux, la vibration des ions est la plus importante.
La conductivité thermique est donc liée d’une part à la phonons » (on peut faire par exemple l’analogie avec un pendule ou une ondes qui peuvent se propager dans le matériau, si sa structure est périodique (organisée). Cette contribution sera donc plus importante dans un verre, désordonné (d’où par exemple la différence de conductivité thermique entre le verre dans le tableau).
Mathématiquement, la conductivité thermique λ peut donc s'écrire comme la somme de deux contributions :
où
-
- λe est la contribution des porteurs de charge (électrons ou trous)
- λp est la contribution des vibrations des atomes (phonons)
où L est appelé « Facteur de diffusion des ondes) ainsi que de la position du niveau de Fermi. Dans les métaux, il est égal au nombre de
où
Ordres de grandeur des conductivités thermiques de quelques matériaux
Matériaux | Conductivité thermique (W·m-1·20 Acier doux | 46 |
---|---|---|
Acier inoxydable (18% Nickel) | 26 | |
Adobe (terre crue) | 0,32 | |
Air (100 kPa) | 0,0262 | |
Aluminium (pureté de 99,9%) | 237 | |
Al-SiC | 150-200 | |
Amiante | 0,168 | |
Ardoise (parallèle) | 2,50 à 95°C[1] | |
Ardoise (perpendiculaire) | 1,4 à 95°C[1] | |
418 [2] | ||
0,06 [1] | ||
1,4 [1] | ||
2 [1] | ||
0,92 [2] | ||
chêne | 0,16[1] | |
noyer (0,65 g/cm³) | 0,14[1] | |
pin (parallèle aux fibres) | 0,36 | |
Bois de pin (perpendiculaire aux fibres) | 0,15 | |
0,84 [2] | ||
Caoutchouc vulcanisé (EPDM) | 0,36 à 0,40 | |
Calcaire (2 g/cm³) | 1[1] | |
129 | ||
0,055 [1] | ||
0,11 [1] | ||
0,92 [1] | ||
390 [2] | ||
1000-2600 | ||
0,18 | ||
0,027 | ||
0,6 [2] | ||
0,25 | ||
66,6 | ||
80 [3] | ||
100 | ||
2,2 [1] | ||
1,3 [1] | ||
0,14 [3] | ||
0,26 [1] | ||
0,05 | ||
0,045 [4] | ||
0,04 [2] | ||
Liège | 0,04[2] | |
Marbre | 0,30[2] | |
Mortier de 0,87 | ||
Mousse de Polyuréthane rigide | 0,025 | |
Or | 317 | |
Ouate de cellulose | 0,041 | |
Paille (perpendiculaire aux fibres) | 0,04 | |
perlite | 0,038 | |
Platine | 71,6 | |
Plomb | 35[3] | |
Polystyrène expansé | 0,036 | |
Pouzzolane | ||
Quartz | 6,8-12 | |
Roseau (en panneau) | 0,056 | |
Schiste | ||
Silicium | 149 | |
Nitrure de silicium (Sialon) | 20-65 | |
Terre (sèche) | 0,75 | |
Titane | 20 | |
Verre | 1,2[2] | |
Zinc | 116 |
Si le gemmologie. Les diamants de n'importe quelle taille paraissent toujours très froids au toucher en raison de leur