Les matériaux conducteurs thermiques sont ceux qui permettent à la chaleur d' être transférée efficacement à partir d'une (ou d'un liquide) température de surface élevée et d'une température plus basse.
Les matériaux conducteurs de chaleur sont utilisés dans différentes applications d'ingénierie. Parmi les applications les plus importantes figurent la construction d'équipements de refroidissement, d'équipements de dissipation thermique et en général de tout équipement nécessitant un échange de chaleur dans ses processus.
Conduction thermique dans un matériau
Les matériaux qui ne sont pas de bons conducteurs de chaleur sont appelés isolants. Parmi les matériaux isolants les plus utilisés figurent le liège et le bois.
Il est courant que les matériaux qui conduisent bien la chaleur soient également de bons conducteurs d'électricité. Quelques exemples de bons matériaux conducteurs pour la chaleur et l'électricité sont l'aluminium, le cuivre et l'argent, entre autres.
Différents matériaux et leurs propriétés respectives de conduction thermique peuvent être trouvés dans des manuels de chimie qui résument les résultats de conduction expérimentale réalisés sur ces matériaux.
Conduction thermique
La conduction est le transfert de chaleur qui se produit entre deux couches d'un même matériau ou entre des surfaces en contact de deux matériaux qui n'échangent pas de matière.
Dans ce cas, le transfert de chaleur dans les matériaux se produit grâce aux collisions moléculaires qui se produisent entre les couches ou surfaces.
Les chocs moléculaires permettent l'échange d'énergie interne et cinétique entre les atomes du matériau.
Ainsi, la couche ou surface avec des atomes d'énergie interne et cinétique supérieure transfère l'énergie aux couches ou surfaces d'énergie inférieure, augmentant ainsi leur température.
Différents matériaux ont des structures moléculaires différentes, ce qui fait que tous les matériaux n'ont pas la même capacité à conduire la chaleur.
Conductivité thermique
Pour exprimer la capacité d'un matériau ou d'un fluide à conduire la chaleur, la propriété physique «conductivité thermique» est utilisée, qui est généralement représentée par la lettre k.
La conductivité thermique est une propriété qui doit être trouvée expérimentalement. Les estimations expérimentales de la conductivité thermique pour les matériaux solides sont relativement simples, mais le processus est complexe pour les solides et les gaz.
La conductivité thermique des matériaux et des fluides est indiquée pour une quantité de matériau d'une surface d'écoulement de 1 pied carré, d'une épaisseur de 1 pied, pendant une heure à une différence de température de 1 ° K.
Matériaux conducteurs de chaleur
Bien qu'en théorie tous les matériaux puissent transférer la chaleur, certains ont une meilleure conduction que d'autres.
Dans la nature, il existe des matériaux comme le cuivre ou l'aluminium qui sont de bons conducteurs de chaleur, mais la science des matériaux, la nanotechnologie et l'ingénierie ont permis la création de nouveaux matériaux avec de bonnes propriétés de conduction.
Alors qu'un matériau thermoconducteur tel que le cuivre, trouvé dans la nature, a une conductivité thermique de 401 W / K m, des nanotubes de carbone fabriqués avec des conductivités thermiques proches de 6600 W / K m ont été rapportés.
Les valeurs de conductivité thermique pour différents matériaux peuvent être consultées dans le tableau suivant:
Références
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