Propriétés de l'argon

[invite7b454d69]

Bonjour à tous !!

Je travaille actuellement sur les doubles vitrages, et en particulier sur les doubles vitrages à argon. Je m'intéresse plus particulièrement à l'isolation thermique que celles-ci offrent.
Ma question est alors la suivante : quelles sont les propriétés spécifiques à l'argon, à l'échelle moléculaire, qui en font un meilleur isolant thermique que les autres gaz que l'on peut éventuellement utiliser dans les vitrages (en particulier l'air) ?

Merci d'avance pour votre aide, qui me sera précieuse.
-----

[invite38235eee]

La propriété d'isolation thermique est en fait l'inverse de la conduction thermique. Donc, moins un gaz conduit la chaleur, plus il sera isolant.

Maintenant, la conductivité thermique des gaz dépend de deux paramètres qui sont propres à chaque gaz.

Premièrement, elle augmente linéairement avec la capacité calorifique d'un gaz. Les gaz monoatomiques ont toujours une capacité calorifique plus faibles que les autres. Ceci provient du nombre de degré de liberté qui est inférieur. En effet, un gaz monoatomique a 3 degrés de liberté associé à ses translations alors qu'un diatomique en possède 6 (à cause de rotations et des vibrations). Une molécule avec plus de degrés de liberté a plus de moyen "d'accepter de la chaleur", ce qui augmente sa capacité calorifique.

Deuxièmement, la conductivité thermique augmente avec la vitesse des molécules dans le gaz. Ceci provient du fait que plus la vitesse est grande, plus il y aura de collisions, plus la chaleur sera transférée rapidement. La vitesse d'une molécule dans un gaz dépend de l'inverse de sa masse, l'argon ayant une masse beaucoup plus élevée que les molécules dans l'air, la vitesse sera beaucoup plus faible.

Voici donc pourquoi l'argon est un meilleur isolant que l'air.

[moco]

L'explication de p-a 38 est imparfaite. L'avantage de l'argon ne réside pas dans le fait que c'est un gaz monoatomique, comme il le dit, mais dans le fait que c'est un gaz lourd.
Si les gaz monoatomiques étaient de bons isolants, l'hélium serait un aussi bon isolant que l'argon. Or ce n'est pas le cas. L'hélium est un gaz conducteur de la chaleur.
Non. L'argon est un gaz isolant thermique à cause du fait qu'il a une masse molaire de 40, ce qui est beaucoup plus grand que la masse molaire moyenne de l'air qui vaut 28.9.
Plus un gaz est lourd, mieux il isole thermiquement. Il y a moyen de faire encore mieux qu'avec l'argon, et de prendre par exemple le Krypton Kr, ou le fluorure de soufre SF6.

[philou21]

Moco, tu n'as pas lu la réponse de p_a38 jusqu'au bout...

[A voir en vidéo sur Futura]

[moco]

Tu as raison. OK. Excuse !

[invite38235eee]

Ma réponse demeure tout de même imparfaite puisque je n'ai pas précisé que les degrés de liberté vibrationnels ne contribuent pas à la capacité calorifique des gaz à température de la pièce. Ceci se calcule facilement grâce à la physique statistique.

Mais, il faut cependant préciser qu'on ne doit pas négliger les degrés de liberté.

Par exemple, à 273K et pression atmosphérique, l'argon et l'éthylène ont pratiquement la même conductivité thermique (environ 16.5x10^-3 Wm^-1K^-1). Pourtant, l'éthylène a une masse molaire de 28g/mol et l'argon de 40g/mol.

Il n'y a pas que la masse dans ce problème (voir la théorie cinétique des gaz pour plus de détails et un petit rappel).

[invite7b454d69]

Tout d'abord merci pour vos réponses et mes excuses pour n'avoir pu répondre plus tôt.
En ce qui concerne l'action de la masse sur les transferts thermiques, j'ai saisi.
En revanche, l'influence des degrés de liberté ne me parait pas claire, peut-être parce que je n'ai pas encore eu l'occasion de les étudier.
Lorsque vous mentionnez les degrés de libertés vibrationnels, vous dites qu'ils n'influent pas la capacité thermique. Je ne vois pas en quoi, même si vous parlez de physique statistique facile. Pourriez vous éclairer ma lanterne svp ?

[Gramon]

il me semble qu'à température ambiante, seul le premier niveau vibrationnel est peuplé (les autres presque pas)

[philou21]

il me semble qu'à température ambiante, seul le premier niveau vibrationnel est peuplé (les autres presque pas)

Bonsoir
pour les molécules diatomiques sans doute.
Mais pour une molécule plus complexe il doit y avoir des modes de basses fréquences (quelque dizaines de cm-1) qui peuvent être excités thermiquement.