Conductivité thermique

Cette page présentera un protocole possible de mesure de la conductivité thermique ainsi que les résultats obtenus pour un exemple d'échantillon. Une page Wikipédia est entièrement consacrée au phénomène de conductivité thermique que vous pouvez retrouver via le portail Conductivité thermique

Définition de la conductivité thermique

La conductivité thermique est une propriété physique traduisant la capacité d'un matériau à transférer la chaleur par unité de surface et de temps sous un gradient de température de 1 kelvin ou de 1 degré Celsius par mètre et ce, sans déplacement macroscopique de matière. Elle peut se noter λ, $\kappa$ ou k et s'exprime en W.m^-1.K^-1. Pour un matériau homogène et isotrope, la conductivité thermique se retrouve classiquement dans la loi de Fourier en reliant la densité de flux de chaleur au gradient de température comme ci-dessous :

${\vec {\varphi }}=-\lambda \,{\overrightarrow {\operatorname {grad} }}\,T$

où :

${\vec {\varphi }}\,$ désigne la densité de flux de chaleur (W/m²),

λ la conductivité thermique (W.m^-1.K^-1),

${\overrightarrow {\operatorname {grad} }}\,$ l'opérateur gradien,

T la température (K).

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 = ${\begin{Vmatrix}\lambda _{1,1}&\lambda _{1,2}&\lambda _{1,3}\\\lambda _{2,1}&\lambda _{2,2}&\lambda _{2,3}\\\lambda _{3,1}&\lambda _{3,2}&\lambda _{3,3}\end{Vmatrix}}$

Avec les remarques suivantes :

• $\lambda _{i,j}$ > 0
• $\lambda _{i,j}$ = $\lambda _{j,i}$
• $\lambda _{i,i}\lambda _{j,j}-\lambda _{i,j}^{2}>0$

Or, en définissant les axes de coordonnées selon des directions particulières, 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 = ${\begin{Vmatrix}\lambda _{1,1}&0&0\\0&\lambda _{2,2}&0\\0&0&\lambda _{3,3}\end{Vmatrix}}$

Dans le cas très répandu d'un transfert de chaleur à travers une paroi d’épaisseur e dont les deux faces planes de surface S sont maintenues aux températures T1 et T2, avec T2 > T1), le flux de chaleur Φ (quantité de chaleur traversant le mur) en régime permanent s'exprime de la manière suivante :

$\Phi =\lambda \,{\frac {S}{e}}\,(T_{2}-T_{1})$

Avec :

Φ en W,

λ en W.m^-1.K^-1,

e en m,

S en m²,

T₁, T₂ en K.

A l'échelle atomique, le transfert de chaleur dans les solides peut être réalisé par le biais de toute particule ou quasi-particule. La conductivité thermique correspond à la somme des contributions de chaque particule ou quasi-particule. Dans les solides, le transfert de chaleur est principalement dû aux phonons, aux électrons et aux magnons. Toutefois, des contributions d'autres particules restent possibles.

Protocole de mesure de la conductivité thermique par la méthode de l'état stationnaire

Il existe plusieurs méthodes de mesure de la conductivité thermique d’un matériau comme la méthode Flash ou les méthodes calorimétriques. Les mesures proposées sur cette page ont été réalisées par la méthode de l’état stationnaire qui permet des mesures d’une grande précision dans l’intervalle de température 5 – 300 K. La technique est dite « méthode de l’état stationnaire » car les mesures sont réalisées quand le système est à l’équilibre thermique ou lorsque le gradient de température est stable. Montage

Schéma du montage de mesure de la conductivité thermique par la méthode de l'état stationnaire

L’une des extrémités de l’échantillon de section A est fixée à un porte-échantillon (puit thermique) dont le rôle est d'évacuer le flux thermique traversant l'échantillon, et l’extrémité opposée à une chaufferette dissipant dans l’échantillon une puissance thermique Q obtenue par effet Joule, de manière à créer un gradient thermique le long de l’échantillon. Des thermocouples séparés par une distance L mesurent la différence de température ΔT le long de l’échantillon. Un troisième thermocouple, calibré, est également fixé à l’échantillon pour déterminer sa température moyenne (la température de mesure). La conductivité thermique est alors donnée par :

$\lambda ={\frac {Q\times L}{A\times \Delta T}}$

Sources d’erreurs

La précision de la mesure dépend des pertes thermiques. Celles-ci peuvent avoir plusieurs origines comme la conduction thermique par les fils des thermocouples, la convection du gaz résiduel, les radiations par les surfaces de l’échantillon ou les pertes dans la chaufferette. Afin de minimiser ces pertes, il convient de prendre certaines dispositions comme cela a été fait pour les résultats de mesure qui sont proposés sur cette page. Le système de mesure et l’échantillon sont placés dans une chambre de mesure sous vide (~10-6 mbar) afin de minimiser les pertes par convection. Cette chambre est elle-même enveloppée dans plusieurs boucliers thermiques dont la température est régulée (afin de minimiser les effets radiatifs). Enfin, les fils des thermocouples sont choisis de manière à conduire le moins possible la chaleur, il faut dans l’idéal qu’ils soient les plus longs et les plus fins possibles pour augmenter la résistance thermique des fils. Plus la température augmente et plus il est difficile de minimiser toutes ces pertes. Cette méthode de mesure à l’état stationnaire ne permet la mesure de la conductivité thermique qu’à des températures inférieures à la température ambiante.

Définition du graphe de connaissances

Graphe de connaissances

Le graphe ci-dessus représente le graphe RDF pour une unique mesure de conductivité thermique. L'exemple donné correspond à la mesure de conductivité thermique du composé Sr₂CuO₃. mesure de CuCl₂ . Il y a 120 mesures qui suivent toutes un graphe similaire.

Vocabulaire

Base

BASE <https://data.escr.fr/wiki/Conductivité_thermique>

Préfixes

PREFIX rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#>
PREFIX rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#>
PREFIX xsd: <http://www.w3.org/2001/XMLSchema#>
PREFIX wd: <http://www.wikidata.org/entity/>

Classes

ProtocolMeasureThermalConductivity

<ProtocolMeasureThermalConductivity> rdf:type rdfs:Class .

• Protocole pour la mesure de la conductivité thermique

MeasureThermalConductivity

<MeasureThermalConductivity> rdf:type rdfs:Class .

• Mesure de la conductivité thermique

Propriétés

sample

<sample> rdf:type rdf:Property .

• Décrit le nom de l'échantillon étudié.

author

<author> rdf:type rdf:Property .

• Décrit le nom de l'expérimentateur.

date

<date> rdf:type rdf:Property .

• Décrit la date à laquelle la mesure a été effectuée.

protocol

<protocol> rdf:type rdf:Property .

• Décrit le protocole de la prise de mesure.

value

<value> rdf:type rdf:Property .

• Décrit la valeur de la susceptibilité magnétique.

temperature

<temperature> rdf:type rdf:Property .

• Décrit la température à laquelle la mesure a été faite, en °K.

lab

<lab> rdf:type rdf:Property .

• Décrit le nom du laboratoire qui possède et conserve la machine.

Prises de mesures

Sr2CuO3

<steady-state_method> a <ProtocolMeasureThermalConductivity> ;
                                              <author> "Romuald Saint-Martin" ;
                                              <date> "2020-11-16"^^xsd:date ;
                                              <lab> "ICMMO".
<measure_1> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 234.551014 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 9.979 .
<measure_2> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 461.330583 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 11.979 .
<measure_3> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 476.399526 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 13.998 .
<measure_4> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 597.414094 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 15.993 .
<measure_5> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 576.673615 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 17.994 .
<measure_6> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 580.18423 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 19.994 .
<measure_7> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 499.442992 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 21.998 .
<measure_8> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 484.013314 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 24.002 .
<measure_9> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 477.516508 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 25.994 .
<measure_10> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 419.502658 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 28.002 .
<measure_11> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 379.742866 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 29.998 .
<measure_12> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 343.258597 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 31.997 .
<measure_13> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 321.5649 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 34.0 .
<measure_14> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 291.592309 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 35.992 .
<measure_15> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 287.934491 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 37.999 .
<measure_16> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 262.800075 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 39.998 .
<measure_17> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 226.809657 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 41.997 .
<measure_18> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 207.574921 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 44.005 .
<measure_19> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 196.600229 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 46.001 .
<measure_20> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 172.965838 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 48.002 .
<measure_21> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 134.56369 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 50.009 .
<measure_22> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 139.726595 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 52.009 .
<measure_23> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 143.884377 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 54.011 .
<measure_24> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 137.21046 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 56.012 .
<measure_25> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 118.469513 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 58.015 .
<measure_26> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 119.409829 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 60.004 .
<measure_27> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 112.234077 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 61.995 .
<measure_28> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 105.496361 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 63.994 .
<measure_29> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 103.98467 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 65.99 .
<measure_30> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 90.307261 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 67.996 .
<measure_31> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 89.681738 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 70.0 .
<measure_32> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 86.892034 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 72.0 .
<measure_33> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 79.939219 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 74.001 .
<measure_34> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 74.035257 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 76.0 .
<measure_35> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 73.478777 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 78.002 .
<measure_36> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 71.763501 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 79.999 .
<measure_37> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 66.229484 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 82.0 .
<measure_38> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 62.338286 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 83.998 .
<measure_39> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 63.247491 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 86.0 .
<measure_40> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 59.970564 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 87.999 .
<measure_41> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 56.397399 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 89.998 .
<measure_42> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 53.816433 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 91.998 .
<measure_43> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 51.213654 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 93.999 .
<measure_44> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 49.520345 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 95.998 .
<measure_45> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 48.201641 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 97.999 .
<measure_46> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 48.286353 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 99.999 .
<measure_47> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 46.96796 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 102.0 .
<measure_48> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 46.113548 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 104.0 .
<measure_49> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 44.418787 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 106.0 .
<measure_50> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 43.654096 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 108.0 .
<measure_51> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 42.592565 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 110.0 .
<measure_52> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 41.37799 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 112.0 .
<measure_53> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 40.498482 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 114.0 .
<measure_54> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 38.602471 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 116.0 .
<measure_55> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 37.882455 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 118.0 .
<measure_56> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 36.686229 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 120.0 .
<measure_57> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 34.969424 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 122.0 .
<measure_58> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 33.332874 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 124.0 .
<measure_59> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 31.904376 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 126.0 .
<measure_60> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 31.265954 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 128.0 .
<measure_61> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 31.021563 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 130.0 .
<measure_62> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 32.08005 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 132.0 .
<measure_63> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 32.4837 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 134.0 .
<measure_64> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 30.653523 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 136.0 .
<measure_65> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 29.506749 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 138.0 .
<measure_66> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 29.096901 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 140.0 .
<measure_67> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 28.887697 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 142.0 .
<measure_68> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 27.377561 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 143.99 .
<measure_69> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 27.680592 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 146.0 .
<measure_70> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 27.58581 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 148.0 .
<measure_71> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 27.362047 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 150.0 .
<measure_72> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 27.092064 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 152.0 .
<measure_73> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 26.527192 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 154.0 .
<measure_74> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 25.292849 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 156.0 .
<measure_75> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 24.923846 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 158.0 .
<measure_76> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 25.15423 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 160.0 .
<measure_77> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 24.941411 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 162.0 .
<measure_78> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 24.652617 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 164.0 .
<measure_79> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 23.772015 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 166.0 .
<measure_80> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 23.942306 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 168.0 .
<measure_81> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 23.852393 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 170.0 .
<measure_82> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 22.954393 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 172.0 .
<measure_83> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 22.815868 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 174.0 .
<measure_84> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 22.548018 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 176.0 .
<measure_85> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 21.922792 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 178.0 .
<measure_86> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 21.79293 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 180.0 .
<measure_87> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 21.615976 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 182.0 .
<measure_88> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 21.598517 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 183.99 .
<measure_89> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 22.331231 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 185.99 .
<measure_90> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 21.792262 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 187.99 .
<measure_91> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 21.012508 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 189.99 .
<measure_92> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 20.999199 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 191.99 .
<measure_93> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 19.877331 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 193.99 .
<measure_94> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 19.28741 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 195.99 .
<measure_95> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 20.389482 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 197.99 .
<measure_96> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 19.060735 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 199.99 .
<measure_97> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 19.184187 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 201.99 .
<measure_98> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 19.028746 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 204.0 .
<measure_99> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 18.678412 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 205.99 .
<measure_100> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 18.606739 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 208.0 .
<measure_101> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 18.670348 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 210.0 .
<measure_102> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 18.392677 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 212.0 .
<measure_103> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 17.50985 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 214.0 .
<measure_104> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 17.530935 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 216.0 .
<measure_105> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 17.146699 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 218.0 .
<measure_106> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 16.900194 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 220.0 .
<measure_107> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 16.783425 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 222.0 .
<measure_108> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 16.840033 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 224.0 .
<measure_109> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 16.560954 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 225.99 .
<measure_110> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 16.064778 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 228.0 .
<measure_111> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 16.36391 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 230.0 .
<measure_112> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 16.085469 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 232.0 .
<measure_113> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 16.290315 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 234.0 .
<measure_114> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 16.028084 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 236.0 .
<measure_115> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 16.142521 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 237.99 .
<measure_116> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 16.143114 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 240.0 .
<measure_117> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 15.752637 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 242.0 .
<measure_118> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 15.921872 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 244.0 .
<measure_119> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 15.79265 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 246.0 .
<measure_120> a <MeasureThermalConductivity> ;
<protocol> <steady-state_method> ;
<value> 15.401321 ;
<sample> "Sr2CuO3" ;
<temperature> 248.0 .

Résultats et interprétation

temperature	ConductiviteThermique
9.979	234.551014
11.979	461.330583
13.998	476.399526
15.993	597.414094
17.994	576.673615
19.994	580.18423
21.998	499.442992
24.002	484.013314
25.994	477.516508
28.002	419.502658
00:02:30 24/11/2024 -- Actualiser -- Durée de la requête :0.032s -- CSV

Le graphique ci-dessus représente l'évolution de la conductivité thermique du composé Sr₂CuO₃ en fonction de la température. L'unité de la conductivité thermique est le W.m^-1.K^-1 et celle de la température est le kelvin (K).

(Attention : la courbe ne commence qu'à partir de la deuxième mesure de conductivité (461.330583 W.m^-1.K^-1). En effet, si l'on regarde le tableau de valeurs, la deuxième valeur de conductivité thermique est 198600. Or, cette valeur, en plus d'être incohérente, ne fait pas partie du tableau de valeurs qui a été utilisé pour tracer la courbe. Sa présence est due à une erreur qui n'a pas encore été corrigée. A cause de ce problème, la première valeur de conductivité (234.551014 W.m^-1.K^-1) n'est pas représentée sur la courbe mais doit être prise en compte.)

Sur le graphique ci-dessus, nous pouvons voir que la conductivité thermique présente un pic dont le maximum est atteint à une température T = 16 K avec une valeur de conductivité thermique de 597 W.K^-1.m^-1. Après ce maximum, la conductivité thermique décroît avec la température jusqu’à une valeur d’environ 15 W.K^-1.m^-1 à 248K. Afin de mieux comprendre cette mesure de conductivité thermique, il convient de connaître quelques informations concernant le matériau étudié. Le composé Sr₂CuO₃ est un cuprate à chaîne de spins ½ qui a été dopé sur le site du cuivre. Cela signifie qu’il s’agit d’un composé magnétique fortement anisotrope qui présente dans sa structure des lignes d’ions magnétiques où les interactions le long des chaînes sont beaucoup plus fortes que les échanges entre les chaînes. Cela implique qu’il a une conductivité thermique considérablement plus élevée le long de cette chaîne de spins que celle mesurée dans les deux autres directions cristallographiques. C'est cette conductivité le long des chaînes de spins qui est représentée sur ce graphique. Une mesure de conductivité thermique selon les autres directions cristallographiques de ce matériau donnerait des valeurs moins importantes.

Pour revenir à l'interprétation de ce graphique, le pic observé à basses températures est dû aux vibrations du réseau et donc aux phonons. L'intensité du pic dépend de la quantité d'impuretés dans l'échantillon car les défauts bloquent la propagation des vibrations du réseau. La décroissance de la courbe à plus hautes températures est due à la présence de spinons, les excitations élémentaires des chaînes de spin, qui doivent interagir avec les phonons et qui représente la contribution dominante à haute température.