Conductivité et diffusivité thermique des solides

Sommaire

1. Phénomènes de transport de la chaleur dans quelques cas réels

1.1 Transfert dans un multicouche

1.2 Transfert dans un nid d’abeilles

1.3 Transfert dans un verre

1.4 Transfert dans un milieu poreux non saturé

2. Matériau idéal

3. Mesure et identification de paramètres

3.1 Plaque chaude gardée

3.2 Méthode flash face arrière

4. Grandes classes de méthodes

4.1 Perturbation

4.2 Mesure proprement dite

4.3 Géométrie du problème

4.4 Panorama des méthodes en régime variable

5. Méthodes de mesure en régime permanent

5.1 Plaque chaude

5.2 Méthode de la barre

6. Méthodes de mesure en régime quasi établi

6.1 Méthode du fil chaud

6.2 Sondes thermiques

7. Méthodes de mesure en régime transitoire

7.1 Modélisation

7.2 Techniques expérimentales

7.3 Derniers développements

8. Méthodes de mesure en régime périodique établi

9. Conclusion

Pour en savoir plus

Le but de cet article est de présenter les diverses méthodes de mesure de la conductivité thermique et de la diffusivité thermique de façon succincte, en introduction aux articles spécialisés sur chaque technique.

On s’attachera donc à définir les limites d’utilisation, en particulier vis-à-vis des matériaux eux-mêmes (multimatériaux, composites, poreux, etc.).

Pourquoi caractériser les matériaux ? La réponse à cette question est double :

• tout d’abord pour les connaître, ce qui peut permettre de les améliorer ;

• ensuite, permettre aux codes de calcul de fonctionner correctement et être capable de calculer de grandes structures.

Cette réponse montre que le besoin de caractérisation ne peut que s’accroître suite au développement des nouveaux matériaux et des nouveaux instruments de calcul.

La caractérisation thermique des matériaux constitue un domaine important de la métrologie thermique qui concerne les grandeurs liées aux transports de la chaleur. Dans le cas général, elles sont nombreuses et ne peuvent être identifiées au cours d’une même expérience. En effet, le transport peut s’effectuer par conduction, convection, rayonnement, transport de masse, diffusion de masse, changement de phase, réaction chimique, etc. ; autant de modes dont les mécanismes ne sont pas indépendants et qu’il est très difficile de découpler.

À titre d’exemple, nous détaillerons, dans le paragraphe 1, les transferts dans quatre types de milieux :

• un multicouche ;

• un nid d’abeilles ;

• un verre ;

• un milieu poreux non saturé.