CHAPITRE 4 – PROPRIÉTÉS THERMIQUES
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bouteille se refroidit plus lentement lorsque le verre est clair que lorsqu’il
est coloré parce que, selon la loi de Kirchhoff, comme elle est moins absorbante, son émissivité est moindre. On a observé également qu’une feuille
de verre riche en Fe
2+ est plus facile à tremper qu’un verre clair car,
comme κ * est faible, le gradient de température produit par le refroidissement des surfaces est plus fort.
2. Migrations dans les verres
Le mouvement des diverses particules microscopiques (atomes, ions,
molécules) à travers le réseau vitreux est un phénomène qui joue un rôle
essentiel en de nombreuses circonstances de la technologie du verre et de
ses applications.
La diffusion des ions monovalents est responsable notamment de la
conductivité électrique, des pertes diélectriques et du frottement interne
(Chap. 2, Sect. 3.1). L’échange ionique est utilisé pour créer, dans des
fibres ou des feuilles de verre, des gradients d’indice convenant à la propagation des ondes lumineuses pour les télécommunications. L’inter diffusion des ions alcalins est également exploitée pour les renforcement des
pièces de verre par précontrainte (Chap. 2, Sect. 5.4.3). La corrosion chimique et la dissolution du verre sont souvent précédées d’une interdiffusion entre les alcalins provenant du verre et des espèces protoniques
issues du milieu environnant. La perméabilité du verre à certains gaz est
déterminée par la mobilité et la solubilité d’atomes et de molécules pouvant traverser le réseau vitreux ou s’y dissoudre. C’est un processus qui
intervient notamment dans l’opération d’affinage au cours de l’élaboration des verres (Chap. 6, Sect. 2).
2.1. Rappel des lois de la diffusion
En l’absence de force extérieure (champ électrique, gradient de température ou de contrainte) la relation de base de la cinétique physique moléculaire exprime que le flux de matière J x dans la direction x est proportionnel au gradient de concentration ∂c/∂x selon cette même direction :
.
(4.3)
J x est la quantité de matière transportée par unité de temps et par unité
de section. D est une constante appelée coefficient de diffusion ou diffusivité et s’exprime en cm
2
.s
–1 . L’équation (4.3), qu’on appelle première
loi de Fick, est formellement identique à la loi de Fourier qui relie un flux
de chaleur au gradient de température.
J x
D
∂c
∂x
----- -
=
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bouteille se refroidit plus lentement lorsque le verre est clair que lorsqu’il
est coloré parce que, selon la loi de Kirchhoff, comme elle est moins absorbante, son émissivité est moindre. On a observé également qu’une feuille
de verre riche en Fe
2+ est plus facile à tremper qu’un verre clair car,
comme κ * est faible, le gradient de température produit par le refroidissement des surfaces est plus fort.
2. Migrations dans les verres
Le mouvement des diverses particules microscopiques (atomes, ions,
molécules) à travers le réseau vitreux est un phénomène qui joue un rôle
essentiel en de nombreuses circonstances de la technologie du verre et de
ses applications.
La diffusion des ions monovalents est responsable notamment de la
conductivité électrique, des pertes diélectriques et du frottement interne
(Chap. 2, Sect. 3.1). L’échange ionique est utilisé pour créer, dans des
fibres ou des feuilles de verre, des gradients d’indice convenant à la propagation des ondes lumineuses pour les télécommunications. L’inter diffusion des ions alcalins est également exploitée pour les renforcement des
pièces de verre par précontrainte (Chap. 2, Sect. 5.4.3). La corrosion chimique et la dissolution du verre sont souvent précédées d’une interdiffusion entre les alcalins provenant du verre et des espèces protoniques
issues du milieu environnant. La perméabilité du verre à certains gaz est
déterminée par la mobilité et la solubilité d’atomes et de molécules pouvant traverser le réseau vitreux ou s’y dissoudre. C’est un processus qui
intervient notamment dans l’opération d’affinage au cours de l’élaboration des verres (Chap. 6, Sect. 2).
2.1. Rappel des lois de la diffusion
En l’absence de force extérieure (champ électrique, gradient de température ou de contrainte) la relation de base de la cinétique physique moléculaire exprime que le flux de matière J x dans la direction x est proportionnel au gradient de concentration ∂c/∂x selon cette même direction :
.
(4.3)
J x est la quantité de matière transportée par unité de temps et par unité
de section. D est une constante appelée coefficient de diffusion ou diffusivité et s’exprime en cm
2
.s
–1 . L’équation (4.3), qu’on appelle première
loi de Fick, est formellement identique à la loi de Fourier qui relie un flux
de chaleur au gradient de température.
J x
D
∂c
∂x
----- -
=