Coefficients de dilatation linéaire de quelques matériaux usuels
Matériau
acier
laiton
quartz
verre
cuivre
aluminium
a lO M K -')
12,0
18,5
0,5
9,0
16,5
23,1
M Cas paradoxal de l’eau
Au voisinage de 0 °C, l’eau solide présente un coefficient de dilatation négatif ; l’eau
liquide est plus dense que la glace. Ce comportement est rare. En général, le solide est
plus dense que le liquide : la phase solide est plus ordonnée que la phase liquide.
4. La théorie des bandes dans les solides
L’exposé de cette théorie, dans un cadre très simplifié, permet de classer de très nombreux solides en fonction de leurs propriétés électroniques. Considérons une chaîne
constituée d’éléments identiques. Si la chaîne est relativement courte, les OM résultantes apparaissent comme des niveaux discrets, occupés et vides. Quand la taille de
la chaîne tend vers l’infini, les niveaux se fondent dans des bandes, occupées et vides
(figure ci-dessous). La bande occupée la plus haute en énergie porte le nom de bande de
valence. Le niveau occupé de plus haute énergie est appelé niveau de fermi. La bande
vide la plus proche est appelée bande de conduction. La conduction électrique a lieu
quand un électron est promu de la bande de valence vers la bande de conduction.
Isolant
T J
O
c
D
û
«JD t H
O
CM
(y)
CT
>C L
O
U
Si l’écart entre bandes de valence et de conduction est grand, le matériau est isolant.
Si l’écart entre bandes de valence et de conduction est faible, le matériau est semiconducteur.
Si les bandes de valence et de conduction se chevauchent, le matériau est conducteur.
La silice et le verre sont des matériaux isolants. Les métaux usuels sont de bons conducteurs.
En règle générale, les bons conducteurs de l’électricité sont également de bons conducteurs de la chaleur.
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