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Conduction thermique dans un métal et courant électrique

  1. hervehman

    Date d'inscription
    juillet 2017
    Âge
    42
    Messages
    30

    Conduction thermique dans un métal et courant électrique

    Bonjour,

    Dans un métal, si les électrons sont les médiateurs de la chaleur, est-il possible de créer un flux thermique en déplaçant les électrons ? c'est à dire grâce à un courant électrique ? Et plus généralement, la conduction électrique peut-elle s'opposer à la conduction thermique ?

    -----

    « Ils ne savaient pas que c'était impossible, alors ils l'ont fait », Mark Twain.
     


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  2. LPFR

    Date d'inscription
    mars 2008
    Messages
    42 756

    Re : Conduction thermique dans un métal et courant électrique

    Bonjour.
    Non. Les électrons passent leur temps à se cogner contre les atomes du réseau (tous les 10^-14 s) et à échanger (et égaliser) leurs énergies cinétiques (agitation thermique).
    Et si la vitesse thermique des électrons est très grande, (de l’ordre des km/s) leur vitesse moyenne due au courant est très petite (de l’ordre de 10 µm/s). Donc, vous n’avez aucun moyen de transférer des électrons « chauds » d’un côté à l’autre, sans qu’ils se mettent en équilibre avec la température locale du métal. Pendant le transfert (et sans chauffer le métal par effet Joule).
    Au revoir.
     

  3. hervehman

    Date d'inscription
    juillet 2017
    Âge
    42
    Messages
    30

    Re : Conduction thermique dans un métal et courant électrique

    Je ne peux me résoudre à y croire. Les électrons sont les médiateurs majoritaires de la conduction thermique dans un métal, et ils sont les médiateurs de la conduction électrique dans un métal. Les électrons doivent lier électricité et transport de chaleur dans leur circulation.
    Par exemple, en prenant un conducteur, soumis à une température T1 d'un côté et T2 de l'autre, T2>T1, dT=T2-T1>0, et la circulation d'un courant électrique. Si les électrons se déplacent du côté froid vers le côté chaud, ils se réchauffent au contact des autres. Il acquiert de l’énergie qu'ils ont forcément prélevé au milieu. (aux autres)
    Il doit forcément exister une relation du type Q=k.I.dT, (en fait un produit scalaire du vecteur de la densité de courant J et du grad(T) pour tenir compte du sens de la circulation)
    « Ils ne savaient pas que c'était impossible, alors ils l'ont fait », Mark Twain.
     

  4. coussin

    Date d'inscription
    septembre 2010
    Localisation
    Paris
    Messages
    4 035

    Re : Conduction thermique dans un métal et courant électrique

     

  5. albanxiii

    Date d'inscription
    novembre 2010
    Localisation
    92
    Âge
    43
    Messages
    9 403

    Re : Conduction thermique dans un métal et courant électrique

    Citation Envoyé par hervehman Voir le message
    Je ne peux me résoudre à y croire.
    Vous pouvez faire confiance à LPFR...
    Mais sinon, afin de ne pas rester dans le domaine de la croyance, mais d'entrer dans la science, quelle expérience proposeriez-vous pour prouver votre hypothèse ?
    Not only is it not right, it's not even wrong!
     


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  6. hervehman

    Date d'inscription
    juillet 2017
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    42
    Messages
    30

    Re : Conduction thermique dans un métal et courant électrique

    Oui effectivement, on dirait bien l'effet Thomson qui s'exprime par: p=-u.J.grad(T), avec p la puissance volumique, u le coefficient de Thomson...
    Le but de ma question était d'évaluer la possibilité de créer un échangeur thermique à contre-courant uniquement dans des solides. Mais pour cela il fallait déjà pouvoir créer un courant thermique.
    Je vais essayer d'évaluer si ca donne quelque chose d'acceptable dans un autre post.
    « Ils ne savaient pas que c'était impossible, alors ils l'ont fait », Mark Twain.
     

  7. hervehman

    Date d'inscription
    juillet 2017
    Âge
    42
    Messages
    30

    Re : Conduction thermique dans un métal et courant électrique

    Ah je n'avais pas vu la réponse d'albanxii. J'étais en train d'écrire la mienne.
    Je ne propose aucune expérience, même si j'aimerais bien. Les mesures calorimétriques sont bien trop fines pour mon appareillage. Et puis on a quand même une chance en ce moment, tout a déjà été découvert depuis bientôt 200 ans !
    Heureusement coussin a fournit la page avec la solution. Les effets thermoélectriques ne sont pas simples à comprendre, et les équations, je n'en parle même pas. Mais en isolant chaque effet des autres on finit par s'y retrouver.
    Dans tous les cas, l'effet devait forcément exister. Le même médiateur (l'électron) de la chaleur et de l'électricité devait fatalement transporter l'un et l'autre quand il s'écoulait.
    « Ils ne savaient pas que c'était impossible, alors ils l'ont fait », Mark Twain.
     

  8. hervehman

    Date d'inscription
    juillet 2017
    Âge
    42
    Messages
    30

    Re : Conduction thermique dans un métal et courant électrique

    Je reviens dans la discussion car je ne suis plus si sûr de moi. Il semblerait que l'effet Thomson ne soit pas le transport de chaleur par mouvement (électrostatique) des électrons dans un métal homogène.

    Il semble que l'effet Thomson soit plus simplement un effet Peltier induit, dans un seul matériau, par le fait que le coefficient Seebeck varie avec la température. Tout se passe comme si un gradient de température dans un conducteur induise un gradient de Seebeck, donc comme si on avait une multitude de jonction entre 2 (pseudo) matériaux présentants des coefficients Seebeck différents.

    Tout cela n'a donc rien à voir avec ce que je recherche: le transport de chaleur par mouvement d'électrons. (dans n'importe quel métal)
    « Ils ne savaient pas que c'était impossible, alors ils l'ont fait », Mark Twain.
     

  9. Coccinelleamoustaches

    Date d'inscription
    décembre 2016
    Messages
    205

    Re : Conduction thermique dans un métal et courant électrique

    Conformément à tout ce que les intervenants vous ont dit jusqu'ici...

    L'argument de LPFR sur les vitesses et les temps caractéristiques est tout à fait clair et logique. Prenez le temps de le comprendre pour voir que votre idée, tentante en première intuition, ne peut pas tenir un second coup d'œil.
     

  10. hervehman

    Date d'inscription
    juillet 2017
    Âge
    42
    Messages
    30

    Re : Conduction thermique dans un métal et courant électrique

    Je pense que les arguments de LPFR sont tout à fait corrects. Seulement je les trouve insuffisants pour expliquer les phénomènes thermoélectriques. D'ailleurs, dans un matériau possédant un coefficient Seebeck qui varie avec la température, le phénomène de transport de chaleur par un courant électrique existe bel et bien.
    Pourquoi un raisonnement sur les vitesses et les temps caractéristiques n'en rend pas compte ?

    Mais dans un cadre encore plus générale, même en prenant un matériau avec un coefficient Seebeck parfaitement constant avec la température, il y a toujours quelque chose qui cloche:
    Dans un métal présentant un gradient de température. Si un électron froid rentre d'un côté, alors un électron chaud ressort de l'autre. Il y a bien un courant électrique. Il y a bien un transfert de chaleur. (Et non, ce n'est pas le même électron.)
    « Ils ne savaient pas que c'était impossible, alors ils l'ont fait », Mark Twain.
     


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