Propriétés de transport
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1. Propriétés thermiques
Sous l’expression « propriétés thermiques » on englobe l’ensemble des
caractéristiques physiques qui jouent un rôle dans le transfert de chaleur
à travers le verre.
1.1. Chaleur massique
Dans un solide, l’énergie thermique est la manifestation de l’intensité des
vibrations atomiques. On l’appelle souvent « agitation thermique » car elle
est la superposition plus ou moins chaotique d’un grand nombre de
vibrations couvrant à peu près tout le spectre des fréquences. Suivant les
lois de la thermodynamique classique, l’énergie thermique vaut 3kT ou
3RT selon qu’on la rapporte à un atome ou à une mole d’atomes. T est la
température absolue, k la constante de Boltzmann et R la constante des
gaz parfaits. La chaleur spécifique d’une mole d’atomes qui est la dérivée
de son énergie thermique par rapport à la température, vaut simplement
3R : c’est la loi de Dulong et Petit. Pour un composé solide dont la molécule est constituée de n atomes, la chaleur molaire vaut 3nR. SiO 2 étant
triatomique, la chaleur molaire C de la silice devrait dans le cadre de cette
théorie, prendre la valeur C = 3 × 3R = 74,85 J.mol
–1
.K
–1
. Expérimentalement (Fig. 4.1) on observe que C croît de manière monotone avec T et que
la valeur de Dulong et Petit n’est rencontrée qu’à 1000 K environ. Depuis
les travaux de Debye on admet que la loi de Dulong et Petit ne s’applique
qu’aux solides à haute température lorsque tous les modes de vibration
sont excités. Un mode de fréquence ω n’est excité que si T > Θ , avec
Θ = h/k ω
où h est la constante de Planck. Si donc un solide est refroidi, les modes
de vibration s’évanouissent les uns après les autres et C tend vers 0. Si en
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1. Propriétés thermiques
Sous l’expression « propriétés thermiques » on englobe l’ensemble des
caractéristiques physiques qui jouent un rôle dans le transfert de chaleur
à travers le verre.
1.1. Chaleur massique
Dans un solide, l’énergie thermique est la manifestation de l’intensité des
vibrations atomiques. On l’appelle souvent « agitation thermique » car elle
est la superposition plus ou moins chaotique d’un grand nombre de
vibrations couvrant à peu près tout le spectre des fréquences. Suivant les
lois de la thermodynamique classique, l’énergie thermique vaut 3kT ou
3RT selon qu’on la rapporte à un atome ou à une mole d’atomes. T est la
température absolue, k la constante de Boltzmann et R la constante des
gaz parfaits. La chaleur spécifique d’une mole d’atomes qui est la dérivée
de son énergie thermique par rapport à la température, vaut simplement
3R : c’est la loi de Dulong et Petit. Pour un composé solide dont la molécule est constituée de n atomes, la chaleur molaire vaut 3nR. SiO 2 étant
triatomique, la chaleur molaire C de la silice devrait dans le cadre de cette
théorie, prendre la valeur C = 3 × 3R = 74,85 J.mol
–1
.K
–1
. Expérimentalement (Fig. 4.1) on observe que C croît de manière monotone avec T et que
la valeur de Dulong et Petit n’est rencontrée qu’à 1000 K environ. Depuis
les travaux de Debye on admet que la loi de Dulong et Petit ne s’applique
qu’aux solides à haute température lorsque tous les modes de vibration
sont excités. Un mode de fréquence ω n’est excité que si T > Θ , avec
Θ = h/k ω
où h est la constante de Planck. Si donc un solide est refroidi, les modes
de vibration s’évanouissent les uns après les autres et C tend vers 0. Si en