CONDUCTION-CONDUCTANCE-CONDUCTIVITé

-conduction, conductance & conductivité

Conduction exprime une facilité de circulation (ou de propagation) des charges (en acoustique, en électricité,en hydraulique, en lumière ou en thermique)

-- conductivité,  conductibilité,  conductance, conducteurs  ainsi que les admittances sont les grandeurs permettant d'étudier la conduction.

Rappelons qu'en thermique, la conduction est définie comme un échange de chaleur entre 2 zones d'un même corps ou entre 2 corps contigus stables

 

UNE CONDUCTIVITE

implique une facilité de mouvement des charges, au détriment de la puissance nécessaire pour qu'elles circulent vite

C'est donc la contrainte envers l'énergie mise en oeuvre pour déplacer des charges (électriques, mécaniques, acoustiques, thermiques , etc) dans un milieu ou dans un corps.

>>> plus la conductivité d’un corps est élevée, plus il est facile d’y faire circuler les charges, mais il faudra de l'énergie pour les pousser à y circuler

Exemple pour conductivité mécanique la conductivité est a* = E/S.v3   où E est l'énergie, S la section et v la vitesse.

Les diverses conductivités utilisées en Physique sont citées ci-dessous (les dimensions sont différentes, car les charges en cause ne sont pas de même nature)

-en électricité, on utilise la  conductivité électrique dite aussi Admittance linéique (ou même conductance linéique pour ceux qui s'amusent à confondre admittance et conductance en oubliant l'angle solide qui les différencie)

dimensions : L-3.M-1.T3.I2         symbole σ'     unité S.I.+ : (S / m)

-en fluidique, on utilise la conductivité acoustique pour les gaz et la conductivité hydraulique pour les liquides

dimensions L-3.M.T   symbole a* unité le kg-s/m3

-en thermique, on a pris l'habitude de dédoubler les noms:

---d'une part la facilité de faire circuler les charges (avec nécessité d'y insuffler de la puissance) est nommée conductibili thermique

dimensions L-3.M-1.T3.Θ     symbole c*     et unité K/W-m

---d'autre part la facilité de faire circuler facilement l'énergie (sans pour autant libérer facilement les charges) est nommée conductivité thermique, symbolisée l*  de dimensions

 L.M.T-3.Θ-1     Mais cette grandeur, certes conductive pour les charges, est en réalité résistive pour l'énergie dépensée à les bouger et donc c'est une résistance thermique linéique.

 

UNE ADMITTANCE

est la circulation d'une conductivité et comme elle, elle indique une facilité de mouvement des charges, au détriment de la puissance nécessaire pour les faire vite circuler.

 

UNE CONDUCTANCE

est -stricto sensu- une admittance spatiale (c.à.d. admittance répartie dans un angle solide) Mais comme beaucoup de gens veulent ignorer la dimension de l'angle solide, ils disent qu'une conductance est la même chose qu'une admittance (sans se demander pourquoi il y a justement deux mots différents pour exprimer la même grandeur !) >>> donc on trouve très souvent:

-la conductance thermique (dimension L-2.M-1.T3.Θ.A-1anormalement confondue avec l'admittance thermique (dimension L-2.M-1.T3)

-la conductance électrique (dimension L-2.M-1.T3.I2.A-1anormalement confondue avec l'admittance électrique (dimension L-2.M-1.T3.I)

-la conductance énergétique (dimension L-2.M.T.A-1) anormalement confondue avec l'admittance énergétique (dimension L-2.M.T)

Les dimensions ci-dessus montrent bien les similarités entre les diverses conductances.

 

Toute conductance est proportionnelle au type de charge conduite et inversement proportionnelle à l'énergie -ou puissance- nécessaire pour les bouger.

Donc conductance implique facilité de mouvement des charges, au détriment de l'énergie nécessaire pour leurs mouvements.

-conductance électrique

Dimensions : L-2.M-1.T3.I2.A-1        Symbole  cé     Unité S.I.+ : le Siemens par stéradian (S/sr) --le Siemens étant réservé à l’admittance--

Définition cé = Q² / E.t.W    où Q(C) est la charge électrique, t(s) le temps,W(sr) l'angle solide et E(J) l'énergie

La conductance électrique est l’inverse de l’impédance de milieu

Et l’admittance, de son côté, est l’inverse d’une impédance (résistance) simple

 

-conductance électronique

Quand un électron de la bande de valence change de niveau énergétique (par ex. sous influence de la température) il migre vers l'extérieur, vers la bande de conduction)- en laissant un trou derrière lui.

Si le gap est faible (< 2 eV) la conductance électrique -dite alors électronique- est forte. L'électron voyage à encore plus loin facilement et le matériau est dit conducteur

Si le gap est moyen (3 à 9 eV) la conductance électronique est moyenne. L'électron voyage plus ou moins facilement et le matériau est dit semi-conducteur

Si le gap est fort (> 10 eV) la conductance électronique est faible. L'électron voyage très difficilement et le matériau est dit isolant

 

-conductance fluidique

cas particulier de conductance énergétique     Dimensions (L-2.M.T.A-1)

Définition de la conductance fluidique = m²/ E.t.W   

où m(kg) est la masse (charge), t(s) le temps, E(J) l'énergie et W l’angle solide

 

-conductance ionique

c'est la terminologie de cinductance électrique en cas d'une solution électrolytique

 

-conductance optique

cas particulier de conductance énergétique, ce terme est en général confondu avec celui dadmittance optique (dimension L-2.M.T) car souvent la notion d'angle solide est occultée

 

-conductance thermique

terme en général confondu avec celui d’admittance thermique, exprimant l’aptitude d’un matériau à conduire la chaleur en son sein par inter-chocs entre ses molécules (et par contact aux interfaces éventuels avec d'autres matériaux, ce qu'on nomme conduction)

Dimensions  : L-2.M-1.T3.Θ.A-1     Symbole A’     Unité S.I.+ = K / W-sr

Définition A' = cth² / E.t.W    où cth(s-K1/2) est la charge thermique , t(s) le temps, W(sr) l'angle solide et E(J) l'énergie

 

AUTRES NOTIONS PROCHES de la CONDUCTION

voir les chapitres admittance thermique, coefficients de transferts, résistance thermique

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