conducteur?

[Lumiere11]

salut,
est ce que tout conducteur d'électricité est automatiquement conducteur de chaleur? et l'inverse?

si oui, alors les electrons sont repsonsables de ces deux phenomenes?


thanks
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[mariposa]

salut,
est ce que tout conducteur d'électricité est automatiquement conducteur de chaleur? et l'inverse?

si oui, alors les electrons sont repsonsables de ces deux phenomenes?


thanks

C'est vrai, mais l'inverse n'est pas vrai. Les isolants conduisent la chaleur mais pas l'électricité.

[f6bes]

salut,
est ce que tout conducteur d'électricité est automatiquement conducteur de chaleur?

Bjr à toi,
Pas forcément: dans la "contruction" des transistors par exemple on fait en sorte que les "pattes" (métal) soient conductrices électriquement ,mais PEU conductrices en terme de chaleur.
Ceci pour éviter lors de la soudure du composant que la chaleur ne pénétre jusqu'au transistor (interne) lui meme.
Les memes contraintes doivent certainement exister dans d'autres applications.
A+

[invite0613a860]

Bonjour,

voici un extrait d'une introduction d'une thèse en thermique:
"La variation des propriétés thermiques des solides est primordial. En effet, dans la nature, on observe une grande diversité des valeurs prises par la conductivité électrique des matériaux. Ces valeurs s'étendent sur plus de 20 ordres de grandeur, des isolants électriques aux meilleurs conducteurs. Cela tient au fait que l'électricité dans les solides est transportée par les électrons dont la mobilité peut être très importante dans les métaux ou au contraire pratiquement nulle dans les isolants. A la différence de l'électricité, la chaleur dans les solides est transportée par les électrons mais aussi par les ondes acoustiques [phonon]. Ainsi, les matériaux isolants électriquement ne conduisent pas ou peu l'électricité, ils conduisent la chaleur dans des proportions non négligeables, c'est à dire qu'il n'existe pas d'isolant thermique parfait. Dans la nature, les valeurs de conductivité thermique s'étalent seulement sur 5 ordres de grandeur de 1e-2 à 1e3 W/(m.K). Afin de contrôler le comportement thermique des nanostructures qu'elle met au point, l'industrie a besoin d'étendre le spectre des valeurs prises par la conductivité thermique. Elle a besoin de matériaux aux propriétés exceptionnelles comme des matériaux très conducteurs ou au contraire des barrières thermiques."

Conclusion rapide: la propagation de la chaleur dans les nano/micro-structures (comme pour des transistors) limite la miniaturisation de ceux-ci, car le risque de dégradation est très important du aux températures de fonctionnement et/ou de montage.

J'espère que ça va t'aider!

[A voir en vidéo sur Futura]

[mariposa]

A la différence de l'électricité, la chaleur dans les solides est transportée par les électrons mais aussi par les ondes acoustiques [phonon].

bonjour,

Pourquoi éliminer les phonons optiques? Eux aussi, contribuent au transport de la chaleur.

[invite0613a860]

je les avais oubliés cela...il me semble que leur contribution est moins importante dans le cas général et dans la mesure où ils peuvent exister, à moins que l'on soit à de très grandes températures. Je me trompe?

[mariposa]

je les avais oubliés cela...il me semble que leur contribution est moins importante dans le cas général et dans la mesure où ils peuvent exister, à moins que l'on soit à de très grandes températures. Je me trompe?

Effectivement, leurs contributions est nulle ou faible à basse température car les phonons optiques présentent un gap d'énergie, contrairement aux photons acoustiques dont la courbe de dispersion passe par zéro au centre de la zone de Brillouin.


En montant en température la contribution des phonons optiques va contribuer. Cela se traduit grosso-modo par le fait que la conductivité thermique croit comme la chaleur spécifique. Dans la limite haute température (température de Debye) les mouvements des atomes sont incohérents, chacun vibre comme s'il était seul.


Maintenant si tu fais une impulsion temporelle de chaleur au bout d'un échantillon et à basse température, tu excites tous les phonons (optiques et acoustiques). Donc si les phonons n'étaient pas couplés tu aurais transport par phonons optiques et acoustiques.

Seulement les phonons sont couplés entre eux et les phonons optiques dégénèrent très rapidement en phonons acoustiques et la propagation de la chaleur se fait par phonons acoustiques seuls.

[Lumiere11]

merci

c'est clair...

a la prochaine

[invite0613a860]

Excellent,
plus je passe de temps sur ce forum, plus j'ai d'agréables surprises!
Merci Mariposa pour ces détails succulents!
Peut être que vous allez pouvoir m'informer davantage.
Ne faut-il pas aussi qu'il au moins 2 atomes dans la maille de Wigner-Seitz pour qu'il y ait des vibrations électromagnétiques (phonons optiques)?

[mariposa]

Excellent,
plus je passe de temps sur ce forum, plus j'ai d'agréables surprises!
Merci Mariposa pour ces détails succulents!
Peut être que vous allez pouvoir m'informer davantage.
Ne faut-il pas aussi qu'il au moins 2 atomes dans la maille de Wigner-Seitz pour qu'il y ait des vibrations électromagnétiques (phonons optiques)?

bonjour,

Attention: phonons optiques ne veut pas dire que ce sont des vibrations électromagnétiques. Les phonons optiques et acoustiques correspondent à des mouvements des atomes donc des vibrations mécaniques, des ondes mécaniques.

On les appellent phonons optiques parce que la façon la plus facile de les exciter est justement les ondes électromagnétiques (dans le domaine infra-rouge). Par contre on appelle les autres, phonons acoustiques parce que l'on peut facilement les exciter par des ondes sonores.


Pour répondre à ta question:


S'il y a un atome par maille il y a effectivement 3 branches acoustiques qui correspondent aux 3 degrés de liberté x, y, z d'un atome. S'il y a 2 atomes par mailles alors il y a un "triplet" acoustique et un "triplet" optique qui correspondent aux 6 degrés de liberté des 2 atomes d'une maille.

Plus généralement s'il y N atomes par maille il y a Un "triplet " acoustique et N-1 "triplets" optiques.

En pratique le calcul des branches revient à diagonaliser une matrice de dimension 3.N indicées par le vecteur d'onde k.

[invite0613a860]

Ah!
Pour les phonons optiques, il me semblait que c'était parce qu'il y avait au moins de 2 atomes dans la maille de Wigner-Seitz et que lorsqu'ils étaient soumis à une vibration, leur déplacement "décalé" créait un champ électromagnétique.

[mariposa]

Ah!
Pour les phonons optiques, il me semblait que c'était parce qu'il y avait au moins de 2 atomes dans la maille de Wigner-Seitz et que lorsqu'ils étaient soumis à une vibration, leur déplacement "décalé" créait un champ électromagnétique.

Oui c'est presque çà.

Quand tu n'excites pas le matériau à 2 atomes par maille, il est évident qu'il n 'émet pas d'onde électromagnétique.

Par contre quand le corps est excité par une onde électromagnétique il fait vibrer les atomes. Comme ces derniers portent une charge électrique, ce sont des dipôles électriques qui sont donc des nouvelles sources de rayonnement et ce nouveau champ électromagnétique vient s'additionner au champ électromagnétique initial. Il en résulte une onde électromagnétique dans le matériau qui se propage à une vitesse inférieur à c et que l'on caractérise par une constante diélectrique epsilon (w).


Pour mieux comprendre le phénomène on peut se ramener à un problème plus simple, qui est le fondement de ce que j'ai expliqué précedemment.

Soit un dipôle très simple de 2 charges électriques confondues au même point reliées par un ressort. Le champ dipolaire résultant est nul.

Si j'applique un champ électrique E° constant le champ rayonnant dans l'espace es:

E = E° + Ep

où Ep est la polarisation induite par E°.

On aurait pu écrire:

E = E° + Ep (E°)


Cela est le mécanisme de base. La différence avec le solide est que le champ E dépend du temps et qu'il y a non pas un dipôle mais une collection de dipôles rangés à coté ds uns des autres.

[invite0613a860]

Du coup, je suis un peu perdu.
Mon erreur ne serait pas un problème de vocabulaire? J'aurai utilisé le terme vibration électromagnétique au lieu d'onde électromagnétique?

[mariposa]

Du coup, je suis un peu perdu.
Mon erreur ne serait pas un problème de vocabulaire? J'aurai utilisé le terme vibration électromagnétique au lieu d'onde électromagnétique?

Pourquoi perdu?


Il peux y avoir un problème de vocabulaire, mais si c'est cela ce n'est pas important. Le vocabulaire est quelque chose d'arbitraire. On pourrait appeler pissenlit un escalier.

Par contre la question est de savoir si le manque de maîtrise de vocabulaire reflète un problème de compréhension, c'est autre chose.

En l'occurrence il faut bien distinguer, des ondes "potentielles" de vibrations matérielles (cad la branche optique) qui émet des ondes électromagnétiques seulement si ces vibrations matérielles sont elles-mêmes mises en mouvement par les ondes électromagnétiques externes.

Est-ce que cela éclaircit les choses?

[invite0613a860]

Je ne comprends pas la subtilité de cette remarque:

bonjour,

Attention: phonons optiques ne veut pas dire que ce sont des vibrations électromagnétiques. Les phonons optiques et acoustiques correspondent à des mouvements des atomes donc des vibrations mécaniques, des ondes mécaniques...

Les phonons optiques sont bien des ondes électromagnétiques?

[mariposa]

Je ne comprends pas la subtilité de cette remarque:



Les phonons optiques sont bien des ondes électromagnétiques?

Les phonons optiques ne sont pas du tout des ondes électromagnétiques.

1- Les phonons (optiques ou acoustiques) résultent de la quantification d'ondes matérielles classiques, cad de déplacement de matière (déplacements des atomes).

2- De la même façon les photons résultent de la quantification des ondes électromagnétiques solutions des équations de Maxwell.

3- Dans la matière il y a couplage entre les ondes "optiques" de matière et les ondes électromagnétiques. C'est pourquoi on parle d'onde "optique" de matière (ou de phonons optiques), non pas parce qu'il s'agit d'onde optique (ce ne sont pas des ondes optiques) mais parce que ces mouvements de matière se couplent aux ondes électromagnétiques.

tes questions sont très pertinentes et prouve qu'il faut se méfier du langage utilisé par les professionnels qui ont à la potentialité de suggérer des idées fausses.

[invite0613a860]

Merci, je comprends beaucoup mieux maintenant.
J'ai toujours cru que les phonons optiques correspondaient à des ondes électromagnétiques. En fait, la vibration des atomes, dans les modes optiques est due à une excitation électromagnétique. C'est ce champ électromagnétique qui déplace différemment les 2 atomes de la maille de Wigner-Seitz?

[mariposa]

Merci, je comprends beaucoup mieux maintenant.
J'ai toujours cru que les phonons optiques correspondaient à des ondes électromagnétiques. En fait, la vibration des atomes, dans les modes optiques est due à une excitation électromagnétique. C'est ce champ électromagnétique qui déplace différemment les 2 atomes de la maille de Wigner-Seitz?

Parfait, parfait

[invite0613a860]

Super!
Merci beaucoup Mariposa!