Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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Bernard LE NEINDRE : Directeur de recherches au CNRS - Laboratoire des interactions moléculaires et des hautes pressions Université Paris-Nord
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Dans cet article sur les données de conductivité thermique des fluides, nous avons essayé de rassembler les valeurs les plus crédibles de la littérature. La précision de ces données n’est jamais supérieure à 1 % ; cependant, même pour les fluides les plus courants, les écarts entre données expérimentales peuvent atteindre plusieurs pour-cent ; il faut donc rester très prudent dans l’utilisation de ces tables.
À de rares exceptions près, la conductivité thermique du gaz croît avec la température ; par contre, celle du l iquide décroît. Toute autre évolution est souvent due à l’effet de rayonnement qu’il est difficile d’estimer pour les fluides partiellement transparents, mais aussi parfois à la convection.
La conductivité thermique des fluides varie également avec la pression. Lorsque la pression croît, les conductivités thermiques des gaz ou des liquides augmentent. Cette variation avec la pression est quasi linéaire dans quelques régions du diagramme de phase, par exemple pour le gaz peu dense au voisinage de la pression atmosphérique ou le liquide loin de la région critique. Dans le domaine critique d’un fluide, la conductivité thermique croît très rapidement et sa variation le long de l’isochore critique présente une divergence infinie à la température critique ; son comportement est analogue à celui de la capacité thermique à pression constante. Il existe peu de données expérimentales dans ce domaine et peu de méthodes de calcul pratique, aussi nous ne traiterons pas ce cas.
Les mélanges non p lus ne seront pas considérés. La loi de mélange de la conduction thermique est rarement linéaire, surtout si les molécules ont des masses très différentes et sont dans des états thermodynamiques différents.
les valeurs numériques de la conductivité thermique de nombreux composés suivant différentes températures et à différentes pressions seront données sous forme de tableaux dans l’article [K 428] et sur la disquette [Disq. K 428] de ce traité.
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Conductivité thermique des liquides2. Calcul de la conductivité thermique des gaz
La théorie cinétique des gaz suppose que toutes les molécules sont des sphères rigides non interactives, de masse m et de diamètre σ se déplaçant à une vitesse moyenne v. Le nombre de molécules par unité de volume est n. Sous l'influence d'un gradient de température, les molécules se déplacent, entrent en collision et mettent en jeu une certaine quantité d'énergie. Ce flux d'énergie qz entre deux couches de gaz est proportionnel à la densité d'énergie :
avec :
- c V :
- capacité thermique à volume constant par molécule
Le facteur de proportionnalité est égal à vL/3
avec L libre parcours moyen des molécules.
Par suite, le flux d’énergie qui définit le coefficient de conductivité thermique est donné par :
Comme la vitesse moyenne est proportionnelle à (RT/M)1/2 et le libre parcours moyen à (nσ 2)−1, par suite :
avec :
- A :
- constante
- λ :
- conductivité thermique (W.m−1.K−1)
- M :
- masse molaire (kg/mol)
- T :
- température (K)
- σ :
- diamètre de sphère dure (m)
Cette relation reste très imprécise, par suite du large spectre des vitesses moléculaires et aussi parce que les molécules emmagasinent de l’énergie sous d’autres formes que sous forme d’énergie de translation.
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Calcul de la conductivité thermique des gaz
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - VARGAFTIK (N. V.), FILIPPOV (L. P.), TARZIMANOV (A. A.), IORCHAK (R. P.) - Conductivité thermique des gaz et des liquides. - Izdatelstvo Standartov, Moscou (1970).
-
(2) - VARGAFTIK (L. P.), FILIPPOV (L. P.), TARZIMANOV (A. A.), TOTSKIN (E. E.) - Conductivité thermique des liquides et des gaz. - Izdatelstvo Standartov, Moscou (1978).
-
(3) - TOULOUKIAN (Y. S.), LILEY (P. E.), SAXENA (S. C.) - Thermal conductivity. Nonmetallic liquids and gases. - IFI/Plenum, New York-Washington (1970).
-
(4) - GLUSHKO (V. P.), GURVICH (L. V.), BERGMAN (G. A.), VEYTO (I. V.) MEDVEDEV (V. A.), KHACHKURZOV (G. A.), YOUNGMAN (Y. S.) - Thermodynamic properties of individual substances. - 3e éd. (Nauka), Moscou (1978).
-
(5) - MASON (E. A.), MONCHICK (I.) - * - J. Chem. Phys. 36, 1622 (1962).
-
(6) - REID (R. C.), PRAUSNITZ (J. M.), POLING (B. E.) - The...
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