Expérience avec l'étoile de conduction

  1. Que montre l'expérience avec l'étoile de conduction ?

  2. Classer les métaux par conductivité thermique croissante.

  3. Le tableau ci-contre donne les valeurs de la conductivité thermique de plusieurs métaux. Les résultats obtenus lors de l'expérience précédente sont-ils en adéquation avec ce tableau ?

    Justifier votre réponse.

Définition : conductivité thermique d'un matériau

La conductivité thermique d'un matériau montre son aptitude à transférer de la chaleur par conduction.

Plus la conductivité thermique est élevée, plus le matériau est conducteur de chaleur. Plus elle est faible, plus le produit est isolant.

Ce coefficient n’est valable que pour les matériaux homogènes. Il n’a pas de sens pour les matériaux hétérogènes au travers desquels la chaleur se propage en même temps par conduction, convection et rayonnement.

Le coefficient de conductivité thermique d’un matériau varie en fonction de la température et de l’humidité de celui-ci.

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Des isolants plus ou moins performants...

Les coefficients de conductivité thermique des matériaux varient énormément en fonction de la nature de ceux-ci.

Valeurs par défaut extraites de l’annexe B1 de l’AGW du 15 mai 2014 :

  • Les métaux : 35 (plomb) à 380 (cuivre) W/mK ;

  • Les pierres : 1.4 (pierre demi-fermes) à 3.5 (pierres lourdes) W/mK :

  • Les bétons lourds : 1.3 (non armé sec) à 2.2 (armé humide) W/mK ;

  • Les briques :  0.22 (léger sec) à 1.61 (lourd humide) W/mK ;

  • Le bois : 0.13 (résineux sec) à 0.20 (feuillu humide) W/mK ;

  • Les isolants : 0.035 (polyuréthane revêtu) à 0.090 (vermiculite expansée en panneau) W/mK.

Conclusion :

  • le cuivre est plus de 10.000 fois plus conducteur de chaleur que le polyuréthane.

  • le polyuréthane conduit 100 fois moins la chaleur que la pierre lourde !

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Complément : conducteur et isolant thermique

Un matériau est un bon isolant thermique s'il conduit faiblement la chaleur.

Les métaux sont de très bons conducteurs thermiques.

Les matériaux renfermant de l'air sec sont de très bons isolants thermiques que l'on utilise pour isoler les murs (laine de verre, laine de roche...).

Le bois est également un très bon isolant thermique utiliser dans des constructions ou comme ustensile de cuisine (cuillère en bois).

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