Conductivité thermique
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La conductivité thermique est la quantité de chaleur transférée en une unité de temps au travers d'un matériau d'une unité de surface et d'une unité d'épaisseur, quand les deux faces opposées diffèrent d'une unité de température. La conduction thermique est le mode de transfert de chaleur correspondant.
Plus la conductivité thermique est grande, plus le matériau est conducteur, plus elle est petite, plus le matériau est isolant.
Dans le système international d'unités, la conductivité thermique est exprimée en watts par mètre-kelvin, (W·m-1·K-1) où :
- le watt est l'unité de puissance
- le mètre est l'unité de longueur
- le kelvin est l'unité de température
Elle s'exprime aussi très souvent en W·m-1·°C-1.
En général, la conductivité thermique va de pair avec la conductivité électrique. Par exemple, les métaux, bons conducteurs d'électricité sont aussi de bons conducteurs thermiques. Il y a des exceptions, la plus exceptionnelle est celle du diamant qui a une conductivité thermique élevée, entre 1000 et 2600 W·m-1·K-1, alors que sa conductivité électrique est basse.
Ordre de grandeurs des conductivités thermiques de quelques matériaux communs
| matériau | W·m-1·K-1 | W·m-1·°C-1 |
|---|---|---|
| Argent | 430 | |
| Cuivre | 390 | 348 |
| Or | 320 | |
| Aluminium | 236 | 200 |
| Platine | 70 | |
| Fer | 56 | |
| Acier | 60 | |
| Acier doux | 52 | |
| Quartz | 8 | |
| Pierre naturelle non poreuse | 3,5 | |
| Marbre | 2,5 | |
| Béton ordinaire | 1,6-2,1 | |
| Verre | 1 | 1,15 |
| Terre sèche | 0,17-0,58 | |
| Terre à 10% d'eau | 0,50-2,10 | |
| Terre à 20% d'eau | 0,80-2,60 | |
| Eau | 0,6 | 0,58 |
| Pierre naturelle poreuse | 0,55 | |
| Maçonnerie en briques | 0,30-0,96 | |
| Béton cellulaire | 0,14-0,23 | |
| Bois | 0,2 | 0,13-0,2 |
| Sapin | 0,12 | |
| Linoléum naturel | 0,081 | |
| Isolant fibreux | 0,05 | |
| Laine | 0,05 | |
| Perlite | 0,045-0,05 | |
| Liège | 0,04-0,05 | |
| Cellulose | 0,04 | |
| Laine de verre | 0,04 | |
| Polystyrène | 0,04 | |
| Polystyrène expansé | 0,03 | |
| Air | 0,024 |
La conductivité thermique augmente surtout avec l'humidité contenue dans le matériau.
Pour la plupart des matériaux, la conductivité thermique diminue légèrement (en proportion négligeable) quand la température s'élève.
Des valeurs de conductivité thermique pour d'autres éléments ou à d'autres températures peuvent être trouvées dans le tableau périodique des éléments ou dans des handbooks de chimie-physique.
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 frais au toucher en raison de leur conductivité thermique élevée.
Le bois résineux est moins conducteur que le bois feuillu.
