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Conductivité thermique et electrique



  1. #1
    Alain22

    Conductivité thermique et electrique


    ------

    Bonjour,

    Existe-t-il un corps qui présente une mauvaise conductivité électrique et une bonne conductivité thermique (qui puisse faire isolant electrique et conducteur thermique ) ?
    Autrement dit peut-on considérer définitivement que ces deux conductions ont le même mécanisme et marchent forcément de pair ?
    Merci !

    -----

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  3. #2
    sabc76

    Re : Conductivité thermique et electrique

    bonjour
    pour la premiere question je n ai pas d idee (air, plastique couches minces et gradients faibles),
    pour la seconde je pense a la loi de Fourier: densite de flux de (chaleur ou elec) = - conductivite (therm ou elec) * gradient (temperature kelvin ou champ electr. volt)
    donc reponse a la seconde question : oui sauf que pour caracteriser un transfert thermique il y a d autres phenomenes que la conduction... (convection, rayonnement, ... cf. tout cours transferts thermiques livres ou ens. physique)

    ma question sera: a quel niveau la question se pose t elle ?

    bon courage !

  4. #3
    Tropique

    Re : Conductivité thermique et electrique

    [QUOTE=Alain22;767719]Bonjour,

    Existe-t-il un corps qui présente une mauvaise conductivité électrique et une bonne conductivité thermique (qui puisse faire isolant electrique et conducteur thermique ) ?
    Oui! un excellent (bien que couteux) exemple est le diamant, dont la conductivité thermique est plusieurs fois celle des métaux, et qui est un très bon isolant électrique dans la plupart de ses variétés.
    A+
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  5. #4
    Chup

    Re : Conductivité thermique et electrique

    Citation Envoyé par Alain22 Voir le message
    Bonjour,
    Autrement dit peut-on considérer définitivement que ces deux conductions ont le même mécanisme et marchent forcément de pair ?
    Merci !
    Ils marchent de pair pour les métaux (relation dite de Wiedemann-Franz) car ce sont les électrons qui sont résponsable des deux. Pour les non-conduteurs (électrique) ce sont les phonons qui sont responsable de la conductivité thermique ce qui donne des conductivités beaucoup plus faibles que les métaux. L'exception est, comme l'a dit Tropique, le diamant...

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    invite03481543

    Re : Conductivité thermique et electrique

    salut,

    en électronique on utilise des isolants ayant d'excellentes qualités thermiques (mica, silicones) qui possèdent des résistances thermiques très faibles et des tensions d'isolement de plusieurs kV.

  8. #6
    mariposa

    Re : Conductivité thermique et electrique

    [QUOTE=Tropique;767785]
    Citation Envoyé par Alain22 Voir le message
    Bonjour,

    Oui! un excellent (bien que couteux) exemple est le diamant, dont la conductivité thermique est plusieurs fois celle des métaux, et qui est un très bon isolant électrique dans la plupart de ses variétés.
    A+
    Quelqu'un pourrait-il préciser la valeur de la conductivité thermique du diamant en comparaison de celle du cuivre?

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  10. #7
    Tropique

    Re : Conductivité thermique et electrique

    [QUOTE=mariposa;768710]
    Citation Envoyé par Tropique Voir le message

    Quelqu'un pourrait-il préciser la valeur de la conductivité thermique du diamant en comparaison de celle du cuivre?
    Environ 5X: la conductivité du diamant est au moins de 2000W/mK (dépend de la variété), celle du cuivre est de 401W/mK.
    A+

    PS: mica, silicone, mylar et Cie sont de très mauvais conducteurs thermiques (comparés à n'importe quel métal); s'ils sont employés pour isoler des semiconducteurs, c'est qu'ils sont un peu moins mauvais que d'autres matériaux.
    Dernière modification par Tropique ; 20/09/2006 à 08h02.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.

  11. #8
    ketchupi

    Re : Conductivité thermique et electrique

    Citation Envoyé par Alain22 Voir le message
    Bonjour,

    Existe-t-il un corps qui présente une mauvaise conductivité électrique et une bonne conductivité thermique (qui puisse faire isolant electrique et conducteur thermique ) ?
    Autrement dit peut-on considérer définitivement que ces deux conductions ont le même mécanisme et marchent forcément de pair ?
    Merci !
    Si tu ne précises pas un corps solide, alors je peux te citer l'hélium par exemple, qui sert à l'évacuation de la chaleur dans les lasers de puissance CO2.

  12. #9
    invite03481543

    Re : Conductivité thermique et electrique

    Citation Envoyé par tropique
    PS: mica, silicone, mylar et Cie sont de très mauvais conducteurs thermiques (comparés à n'importe quel métal); s'ils sont employés pour isoler des semiconducteurs, c'est qu'ils sont un peu moins mauvais que d'autres matériaux.
    Oui mais notre ami demande un matériau qui soit à la fois bon conducteur thermique et isolant.
    Pour les semi-conducteurs le diamant est rarement utilisé

  13. #10
    soif2savoir

    Re : Conductivité thermique et electrique

    La discussion est close depuis longtemps mais elle m'intéresse. Comment marche la conduction thermique par le biais de phonons et d'autres par le biais des électrons?
    Je sais qu'il y a 2 sortes de conductivité liées à ces 2 phénomènes mais j'aimerais comprendre comment ca marche vraiment.

  14. #11
    LPFR

    Re : Conductivité thermique et electrique

    Citation Envoyé par soif2savoir Voir le message
    La discussion est close depuis longtemps mais elle m'intéresse. Comment marche la conduction thermique par le biais de phonons et d'autres par le biais des électrons?
    Je sais qu'il y a 2 sortes de conductivité liées à ces 2 phénomènes mais j'aimerais comprendre comment ca marche vraiment.
    Bonjour.
    La chaleur c'est l'agitation thermique. La transmission peut se faire par des électrons qui transmettent leur excès d'énergie cinétique un peu plus loin car ils sont plus libres de leurs déplacements.
    Faute d'électrons, la conduction se fait par transmission entre atomes de proche en proche. Cette transmission est d'autant plus efficace que le réseau est rigide. C'est la raison pour laquelle les diamants de synthèse conduisent bien la chaleur.
    Au revoir.

  15. #12
    soif2savoir

    Re : Conductivité thermique et electrique

    Merci! Ca concorde avec ce que j'imaginais.

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  17. #13
    mobo

    Conductivité thermique des metaux

    Bonjour, je suis en première année en école d'ingénieur, mon groupe et moi devons préparer un tp sur la conductivité thermique des métaux. On a fait des recherches bibliographiques. Mais on ne sait pas par où commencer, on ne sait pas quelle manip mettre en place en 3 séances.
    Pouvez vous nous aider?

    Merci d'avance.

  18. #14
    LPFR

    Re : Conductivité thermique et electrique

    Bonjour.
    Ça dépend de ce que vous voulez montrer dans votre manip et si c'est une manip de démonstration ou une manip de mesure.
    Car pour la mesure il y a la mesure de la conductivité thermique tout simplement (ou pas si simplement que ça).
    Au revoir.

  19. #15
    mobo

    Re : Conductivité thermique et electrique

    Bonjour,

    On n' arrive pas à trouver une idée précise du type d'expérience et du montage à réaliser pour traiter le sujet.
    Pouvez vous nous aider?

    Merci.

  20. #16
    LPFR

    Re : Conductivité thermique et electrique

    Bonjour.
    Vous n'avez pas répondu à ma question.
    Au revoir.

  21. #17
    mobo

    Re : Conductivité thermique et electrique

    rebonsoir,

    On pense qu'à notre niveau il s'agirait de mesure en expliquant le phénomène; mais on pourait approfondir le sujet.

  22. #18
    mobo

    Re : Conductivité thermique et electrique

    Bonsoir,

    On aimerait démontrer que la conductivité thermique, qui se fait de la région chaude à la région froide d'un solide (gradient de température) , est transferéé par les électrons libres et aussi par les phonons. Mais on ne sait pas comment ?

    Par ailleurs dans les métaux la conductivité du aux phonons<< à celle des électrons libres.
    Pour illustrer ce phénomène on a pensé faire une comparaison de la conductivité entre métaux purs et a alliages .
    et à la mesure de la diffussion si elle peut être mesurée. Qu'en pensez vous?

    Enfin on a trouvé qu'il existe deux dispositifs de mesure de la conductivité un qui se fait à l'état stationnaire et un autre dit "laser flash".
    Lequel serait le mieux adapté?

    Merci d'avance.

  23. Publicité
  24. #19
    mobo

    Re : Conductivité thermique et electrique

    Bonsoir,

    On aimerait démontrer que la conductivité thermique, qui se fait de la région chaude à la région froide d'un solide (gradient de température) , est transferéé par les électrons libres et aussi par les phonons. Mais on ne sait pas comment ?

    Par ailleurs dans les métaux la conductivité du aux phonons<< à celle des électrons libres.
    Pour illustrer ce phénomène on a pensé faire une comparaison de la conductivité entre métaux purs et a alliages .
    et à la mesure de la diffussion si elle peut être mesurée. Qu'en pensez vous?

    Enfin on a trouvé qu'il existe deux dispositifs de mesure de la conductivité un qui se fait à l'état stationnaire et un autre dit "laser flash".
    Lequel serait le mieux adapté?

    Merci d'avance.

  25. #20
    LPFR

    Re : Conductivité thermique et electrique

    Bonjour.
    Je ne vois pas de manip simple à faire.
    Déjà, mesurer la température correctement (à mieux que 1°) n'est pas immédiat. D'une part par la précision des thermomètres et capteurs, et par le fait que, finalement, on ne mesure que la température du thermomètre et jamais celle de l'objet. On est toujours obligé d'admettre (après avoir fait de son mieux) que les deux températures sont les mêmes et que le thermomètre ne modifie pas notablement la température de l'objet.

    Les seuls capteurs fiables sont les thermocouples comme ceux de platine-platine(Rh). Mais il faut avoir un bain pour la soudure froide, et la tension de sortie est faible (des mV ou moins).

    Une comparaison entre la conduction des métaux purs et des alliages, n'est pas probante pour les phonons. Car la densité électronique change aussi. Il faudrait comparer la conductivité entre un métal recuit et le même écroui. En conductivité électrique c'est simple. En conductivité thermique c'est plus délicat.

    Les mesures en transitoire ont l'inconvénient qu'il faut connaître la capacité thermique. La comparaison entre deux conducteurs demande un calcul.

    Ce qui est difficile, une fois le problème de la mesure de température résolue, et le problème du flux thermique. On ne peut pas mesurer le flux thermique à travers un milieu, qu'en utilisant ce flux pour chauffer quelque chose et voir comment la température de la chose évolue. Mais ça demande qu'au moins une des côtés du conducteur soit maintenu à température constante (--> thermostat). Il faut aussi s'assurer que tout le flux traverse le conducteur et que peu de flux est "perdu" (par convection, par exemple). Il faut donc isoler le conducteur.

    Désolé, mais comme je vous ai dit, je n'ai pas de solution "facile".
    Attendons voir si quelqu'un d'autre a des idées géniales.
    Au revoir.

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