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Concept
Conductivité thermique
Résumé
La conductivité thermique (ou conductibilité thermique) d'un matériau est une grandeur physique qui caractérise sa capacité à diffuser la chaleur dans les milieux sans déplacement macroscopique de matière. C'est le rapport de l'énergie thermique (quantité de chaleur) transférée par unité de temps (donc homogène à une puissance, en watts) et de surface au gradient de température. Notée λ (anciennement K voire k), la conductivité thermique intervient notamment dans la loi de Fourier.
Quand le matériau considéré est homogène et isotrope, la loi de Fourier s'écrit :
où :
désigne la densité de flux thermique (),
λ la conductivité thermique (),
l'opérateur gradient,
T la température (K).
Un matériau a par exemple une conductivité thermique de si un gradient thermique de induit par conduction un flux thermique de (de sens opposé au gradient).
Lorsque le matériau est anisotrope, sa conductivité thermique varie selon les directions. Le λ mentionné dans la loi de Fourier peut alors s'exprimer par un tenseur de conductivité :
λ =
avec les remarques suivantes :
0 = Définir les axes de coordonnées selon des directions particulières permet de simplifier le tenseur de conductivité en annulant tous les coefficients de la matrice qui ne sont pas des coefficients diagonaux. Le λ de la loi de Fourier s'exprime alors de la manière suivante : λ = Plus la conductivité thermique est élevée, plus le matériau est conducteur de chaleur ; plus elle est faible, plus il est isolant. Le cuivre, avec une conductivité thermique de , est ainsi plus de plus conducteur de la chaleur que le polyuréthane (). La conductivité dépend principalement de : la nature du matériau ; la température ; d’autres paramètres comme l’humidité et la pression. La conductivité thermique va généralement de pair avec la conductivité électrique. Les métaux par exemple, bons conducteurs de l'électricité, sont aussi de bons conducteurs thermiques.
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