Conductivité thermique - Définition
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Évolution avec la température
La conductivité thermique évolue avec la température.
Pour les solides, elle répond à la loi suivante :
où
-
- λ0 est la conductivité thermique du matériau à 0 K
- a est un coefficient caractéristique de chaque matériau
- θ est la température en Kelvin
a est positif pour les isolants thermiques et négatif pour les conducteurs thermiques.
Quand la température augmente, un isolant perd de sa capacité d'isolation et inversement un conducteur perd de sa capacité de conduction.
Ordres de grandeur des conductivités thermiques de quelques matériaux
| Matériaux | Conductivité thermique (W·m-1·K-1) Valeurs pour une température de 20 °C |
|---|---|
| Acier doux | 46 |
| Acier inoxydable (18% Chrome, 8% 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 |
| Ardoise (perpendiculaire) | 1,4 à 95°C |
| Argent | 418 |
| Asphalte (2,1 g/cm³) | 0,06 |
| Bakélite (1,3 g/cm³) | 1,4 |
| Basalte | 2 |
| Béton | 0,92 |
| Bois de chêne | 0,16 |
| Bois de noyer (0,65 g/cm³) | 0,14 |
| Bois de pin (parallèle aux fibres) | 0,36 |
| Bois de pin (perpendiculaire aux fibres) | 0,15 |
| Brique (terre cuite) | 0,84 |
| Caoutchouc vulcanisé (EPDM) | 0,36 à 0,40 |
| Calcaire (2 g/cm³) | 1 |
| Carbone | 129 |
| Carton | |
| Charbon de bois (0,2 g/cm³) | 0,055 |
| Contreplaqué | 0,11 |
| Craie | 0,92 |
| Cuivre | 390 |
| Diamant | 1000-2600 |
| Dihydrogène (gaz) | 0,18 |
| Dioxygène (gaz) | 0,027 |
| Eau | 0,6 |
| Epoxy | 0,25 |
| Étain | 66,6 |
| Fer | 80 |
| Fonte | 100 |
| Granite (2,8 g/cm³) | 2,2 |
| Grès (2,2 g/cm³) | 1,3 |
| Hélium (gaz) | 0,14 |
| Houille (1,35 g/cm³) | 0,26 |
| Laine | 0,05 |
| Laine de roche (150 à 175 kg/m³) | 0,045 |
| Laine de verre | 0,04 |
| Liège | 0,04 |
| Marbre | 0,30 |
| Mortier de chaux | 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 |
| 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 | 6,7 |
| Verre | 1,2 |
| Zinc | 116 |
Si le diamant a une conductivité thermique très élevée, celle du diamant bleu naturel l’est encore plus. On peut donc examiner des gemmes pour déterminer si elles sont de véritables diamants en utilisant un appareil de contrôle de la conductivité thermique, un des instruments standard utilisé en gemmologie. Les diamants de n'importe quelle taille paraissent toujours très froids au toucher en raison de leur effusivité thermique élevée.
À densité et humidité égales, le bois résineux est plus conducteur que le bois feuillu. Plus un bois est dense et plus il est humide, plus il est conducteur.
Conductivité thermique des éléments à 27°C en W/cm K :
| H | He | ||||||||||||||||
| Li 0,847 | Be 2 | B | C | N | O | F | Ne | ||||||||||
| Na 1,41 | Mg 1,56 | Al 2,37 | Si 1,48 | P | S | Cl | Ar | ||||||||||
| K 1,024 | Ca 2 | Sc 0,158 | Ti 0,219 | V 0,307 | Cr 0,937 | Mn 0,0782 | Fe 0,802 | Co 1 | Ni 0,907 | Cu 4,01 | Zn 1,16 | Ga 0,406 | Ge 0,599 | As | Se | Br | Kr |
| Rb 0,582 | Sr 0,353 | Y 0,172 | Zr 0,227 | Nb 0,537 | Mo 1,38 | Tc 0,506 | Ru 1,17 | Rh 1,5 | Pd 0,718 | Ag 4,29 | Cd 0,968 | In 0,816 | Sn 0,666 | Sb 0,243 | Te | I 0,45 | Xe |
| Cs 0,359 | Ba 0,184 | * | Hf 0,23 | Ta 0,575 | W 1,74 | Re 0,479 | Os 0,876 | Ir 1,47 | Pt 0,716 | Au 3,17 | Hg 0,0834 | Tl 0,461 | Pb 0,353 | Bi 0,0787 | Po 0,2 | At | Rn |
| Fr | Ra | ** | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Uut | Uuq | Uup | Uuh | Uus | Uuo |
| * | La 0,134 | Ce 0,113 | Pr 0,125 | Nd 0,165 | Pm 0,15 | Sm 0,133 | Eu 0,139 | Gd 0,105 | Tb 0,111 | Dy 0,107 | Ho 0,162 | Er 0,145 | Tm 0,169 | Yb 0,385 | Lu 0,164 | ||
| ** | Ac | Th 0,54 | Pa | U 0,276 | Np 0,063 | Pu 0,0674 | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | ||
