cours de Propriétés thermiques des matériaux

1. 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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2. Généralité sur les transferts de chaleur
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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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3. Généralité sur les transferts de chaleur
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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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4. Généralité sur les transferts de chaleur
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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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5. Généralité sur les transferts de chaleur
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Propriétés Thermiques des Matériaux
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

6. 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
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7. Capacité calorifique
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Propriétés Thermiques des Matériaux

8. Propriétés Thermiques des Matériaux
Effet de la température sur la distance interatomique
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9. 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)
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Coefficient de dilatation thermique
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10. Propriétés Thermiques des Matériaux
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Coefficient de dilatation thermique

11. 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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12. Propriétés Thermiques des Matériaux
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Coefficient de dilatation thermique

13. Propriétés Thermiques des Matériaux
Dilatation en surface
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Coefficient de dilatation thermique

14. Propriétés Thermiques des Matériaux
Dilatation en volume
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Coefficient de dilatation thermique

15. Propriétés Thermiques des Matériaux
• 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

16. Propriétés Thermiques des Matériaux
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17. Propriétés Thermiques des Matériaux
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18. Propriétés Thermiques des Matériaux
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19. Propriétés Thermiques des Matériaux
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20. Propriétés Thermiques des Matériaux
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21. 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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28. Propriétés Thermiques des Matériaux
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29. Propriétés Thermiques des Matériaux
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30. Propriétés Thermiques des Matériaux
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31. Propriétés Thermiques des Matériaux
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32. Propriétés Thermiques des Matériaux
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33. Propriétés Thermiques des Matériaux
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34. Propriétés Thermiques des Matériaux
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35. Propriétés Thermiques des Matériaux
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36. Propriétés Thermiques des Matériaux
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37. Propriétés Thermiques des Matériaux
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38. Propriétés Thermiques des Matériaux
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39. Propriétés Thermiques des Matériaux
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40. Propriétés Thermiques des Matériaux
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41. Propriétés Thermiques des Matériaux
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42. Propriétés Thermiques des Matériaux
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44. Propriétés Thermiques des Matériaux
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