Matériaux à changement de phase - Historique des versions

78.250.10.80 : /* Principe du changement de phase : Chaleur Sensible et Chaleur Latente */

2011-05-18T19:16:10Z

‎Principe du changement de phase : Chaleur Sensible et Chaleur Latente

Anthony : Révocation des modifications de Giratinaleretour (discussion) vers la dernière version de Anthony

2011-02-26T14:07:21Z

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2011-02-26T14:03:05Z

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Anthony : /* Exemples et Types de Matériaux à changement de phase */

2011-02-19T12:34:46Z

‎Exemples et Types de Matériaux à changement de phase

Zawer : orthographe

2010-03-21T01:35:27Z

orthographe

Jesus le 5 avril 2009 à 22:34

2009-04-05T22:34:58Z

Jesus le 5 avril 2009 à 22:30

2009-04-05T22:30:26Z

Jesus le 5 avril 2009 à 17:35

2009-04-05T17:35:09Z

Jesus le 5 avril 2009 à 17:32

2009-04-05T17:32:59Z

Jesus le 3 avril 2009 à 12:00

2009-04-03T12:00:53Z

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   ''Exemple :'' '''C<sub>p<sub> eau</sub></sub>''' = 4186 '''J/(kg.K)''' signifie qu'il faut 4186 Joules pour élever 1 kg d'eau de 1°C (valable aux températures proches de 20°C)
-:::*Le transfert thermique par l'utilisation de la '''Chaleur Latente''' ('''CL''') : dans ce cas, le matériau peut stocker ou céder de l'énergie par simple changement d'état, tout en conservant une température constante, celle du changement d'état. La grandeur utilisée pour quantifier la '''CL''' échangée par un matériau est la '''Chaleur Latente de Changement de Phase''' notée '''L<sub>f</sub>''' (pour ''fusion'') pour un changement de phase Liquide/Solide, et '''L<sub>v</sub>''' (pour ''vaporisation'') pour un changement de phase Liquide/Vapeur. Celle-ci est exprimée en '''J/kg'''.
+:::*Le transfert thermique par l'utilisation de la '''Chaleur Latente''' ('''CL''') : dans ce cas, le matériau peut stocker ou céder de l'énergie par simple changement d'état, tout en conservant une température et une pression constante, celle du changement d'état. La grandeur utilisée pour quantifier la '''CL''' échangée par un matériau est la '''Chaleur Latente de Changement de Phase''' notée '''L<sub>f</sub>''' (pour ''fusion'') pour un changement de phase Liquide/Solide, et '''L<sub>v</sub>''' (pour ''vaporisation'') pour un changement de phase Liquide/Vapeur. Celle-ci est exprimée en '''J/kg'''.
   ''Exemple :'' '''L<sub>f<sub> eau liquide</sub></sub>''' = 330.10³ '''J/kg''' signifie que la fusion, c'est-à-dire la fonte, de 1 kg de glace
   à la température (constante) de 0°C nécessitera une énergie de 330000 Joules soit 330 kJ.
 ==Intérêts des ''Matériaux à Changement de Phase''==

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 Parmi ces matériaux, on distingue les 3 grandes familles suivantes:
 :*Les composés ''minéraux'' (ou ''inorganiques'')
-Parmi ces composés, seuls les sels hydratés présentent un intérêt pour leur utilisation en tant que [[Matériaux à changement de phase|MCP]]. Ils sont issus d'un alliage de sels organiques et d'eau.<br />Ils ont l'avantage de posséder des grandes chaleurs latentes et des prix bas.<br />En revanche, leur principal défaut concerne leur tendance à la surfusion.
+Parmi ces composés, seuls les sels hydratés présentent un intérêt pour leur utilisation en tant que [[Matériaux à changement de phase|MCP]]. Ils sont issus d'un [[alliage]] de sels organiques et d'eau.<br />Ils ont l'avantage de posséder des grandes chaleurs latentes et des prix bas.<br />En revanche, leur principal défaut concerne leur tendance à la surfusion.
 :*Les composés ''organiques''
 De propriétés thermiques (chaleur latente et conductivité thermique en particulier) moindre que les sels hydratés, ceux-ci présentent l'avantage de n'être pas ou très peu concernés par la surfusion. On utilise en particulier, pour le stockage de chaleur latente, les paraffines et les acides gras qui appartiennent à cette famille.
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 |-
 |}
 ==Applications==
 === ''Stockage solaire thermique'' ===

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 {{Se loger}}
-:Le terme [[Matériaux à changement de phase|Matériau à Changement de Phase]] - ou [[Matériaux à changement de phase|MCP]] - désigne, de manière générale, tout matériau capable de changer d'état physique. Cependant, seuls certains [[Matériaux à changement de phase|MCP]] sont intérressants et utilisables dans les domaines d'application actuels (''isolation thermique, capteurs solaires thermiques sous vide,...'').
+:Le terme [[Matériaux à changement de phase|Matériau à Changement de Phase]] - ou [[Matériaux à changement de phase|MCP]] - désigne, de manière générale, tout matériau capable de changer d'état physique. Cependant, seuls certains [[Matériaux à changement de phase|MCP]] sont intéressants et utilisables dans les domaines d'application actuels (''isolation thermique, capteurs solaires thermiques sous vide,...'').
 :Par la suite, nous n'évoquerons que les [[Matériaux à changement de phase|MCP]] dont les domaines d'utilisation concernent les phases ''liquides/solides''.
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-==Interêts des ''Matériaux à Changement de Phase''==
+==Intérêts des ''Matériaux à Changement de Phase''==
 ===''Compacité'' ou ''Densité Énergétique''===
 Il est important de noter que les quantités d'énergie mises en jeu dans le processus de ''Changement de Phase'' sont bien plus importantes que celles
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 Par ailleurs, tout [[Matériaux à changement de phase|MCP]] peut servir de déphaseur thermique : tout apport ou perte énergétique (variation de température, rayonnement solaire,...) en provenance du milieu ambiant peut provoquer la fusion ou la cristallisation du matériau à température quasi constante. Dès lors, le milieu situé de l'autre côté du [[Matériaux à changement de phase|MCP]] ne ressent pas aussitôt l'effet de cet apport ou de cet perte, mais ne commencera à le ressentir qu'après la fusion ou la cristallisation totale du matériau.
 ==='''Éventail de températures'''===
-:Un intérêt marquant à l'utilisation des [[Matériaux à changement de phase|MCP]] réside dans le fait que la température de fusion du matériau peut presque être choisie au degré près, étant donnée la grande variété des [[Matériaux à changement de phase|MCP]]. Celà permet, par exemple, de choisir des [[Matériaux à changement de phase|MCP]] dont les températures de fusion sont proches de 19°C et 27°C, respectivement températures limites de confort hivernal et estival. Le paragraphe suivant présente un tableau non exhaustif de différents matériaux à changement de phase, accompagnés de leurs températures de fusion et autres données techniques.
+:Un intérêt marquant à l'utilisation des [[Matériaux à changement de phase|MCP]] réside dans le fait que la température de fusion du matériau peut presque être choisie au degré près, étant donnée la grande variété des [[Matériaux à changement de phase|MCP]]. Cela permet, par exemple, de choisir des [[Matériaux à changement de phase|MCP]] dont les températures de fusion sont proches de 19°C et 27°C, respectivement températures limites de confort hivernal et estival. Le paragraphe suivant présente un tableau non exhaustif de différents matériaux à changement de phase, accompagnés de leurs températures de fusion et autres données techniques.
 ==Exemples et Types de Matériaux à changement de phase==
 :Il existe de nombreux types de matériaux à changement de phase, de nature physico-chimique très différentes les unes des autres.

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 :L'utilisation de [[Matériaux à changement de phase|MCP]] permet alors la création de "couches de stratification" dont les températures se situeront aux environs des températures de fusion des différents matériaux utilisés.
 ===Climatisation Passive===
 ==Limites==
 === Références ===
 {{Références|colonnes = 1}}

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 ===''Régulation Thermique Passive'' ou ''Rôle Tampon''===
 :Le caractère isotherme ou quasi isotherme de la charge et de la décharge énergétique d'un [[Matériaux à changement de phase|MCP]] permet son utilisation en temps que régulateur de température : en effet, si l'on intègre ce dernier à la structure extérieure (murs extérieurs, plancher bas) d'un bâtiment, il devient alors possible de stocker de la chaleur lorsque celle-ci est surabondante(été) ou présente au mauvais moment(dans la journée l'hiver).
-:*En été, l'énergie solaire apportée au cours de la journée est stockée au fur et à mesure par les parois et ce, sans fluctuation excessive de la température à l'intérieur du bâtiment. Selon le [[CSTB]]<ref name="Webzine CSTB"> {{fr}} {{lien web | auteur=[[CSTB]] | titre=Matériaux à changement de phase : vers une 'climatisation' douce | date=06.12.07 | url = http://www.cstb.fr/actualites/webzine/thematiques/batimat/materiaux-a-changement-de-phase-vers-une-climatisation-douce.html}}</ref>, il est alors possible d'écrêter de 3°C à 5°C les pics de température d'une pièce.
+:*En été, la chaleur contenue dans la pièce est captée par les parois et diminue de ce fait la température ambiante de la pièce. Selon le [http://www.cstb.fr/actualites/webzine/thematiques/batimat/materiaux-a-changement-de-phase-vers-une-climatisation-douce.html CSTB], il est alors possible d'écrêter de 3°C à 5°C les pics de température d'un bâtiment, diminuant de ce fait les coûts liés aux dépenses énergétiques d'une climatisation artificielle.
 ==Exemples et Types de Matériaux à changement de phase==
 :Il existe de nombreux types de matériaux à changement de phase, de nature physico-chimique très différentes les unes des autres.
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 ==Applications==
 ==Limites==
-===Références===
+=== Références ===
 {{Références|colonnes = 1}}

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	==Applications==		==Applications==
	==Limites==		==Limites==
		+	===Références===
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 ==Interêts des ''Matériaux à Changement de Phase''==
-===La ''Compacité'' ou la ''Densité Énergétique''===
+===''Compacité'' ou ''Densité Énergétique''===
 Il est important de noter que les quantités d'énergie mises en jeu dans le processus de ''Changement de Phase'' sont bien plus importantes que celles
 qui interviennent lors de transferts sensibles (dans la mesure où l'on travaille sur des intervalles restreints de températures). C'est grâce à ces transferts latents qu'il est aujourd'hui possible de réduire considérablement le volume d'un élément de stockage d'énergie (''Compacité''), ou encore d'augmenter très fortement la quantité d'énergie contenue dans un même volume de stockage (''Densité Énergétique'').
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 :L'Énergie '''E<sub>30-70</sub>''' accumulée par 1 m³ de ce [[Matériaux à changement de phase|MCP]] entre 30°C et 70°C vaut :
-  E<sub>MCP<sub>30-70</sub></sub> = 1*1392*'''C<sub>p<sub> MCP solide</sub></sub>'''*(56-30) + 1*1392*'''L<sub>f</sub>''' + 1*1279*'''C<sub>p<sub> MCP liquide</sub></sub>'''*(70-56)
+  E<sub>MCP<sub>30-70</sub></sub> = 1*1392*'''C<sub>p<sub> MCP solide</sub></sub>'''*(55-30) + 1*1392*'''L<sub>f</sub>''' + 1*1279*'''C<sub>p<sub> MCP liquide</sub></sub>'''*(70-58)
-  = 5,13.10? Joules = 142 kWh
+  = 5,00.10<sup>8</sup> Joules = 139 kWh
 :Sur le même intervalle de température, le même volume d'eau (1 m³) accumulerait une quantité '''E<sub>eau<sub>30-70</sub></sub>''' :
   E<sub>MCP<sub>30-70</sub></sub> = 1*1000*'''C<sub>p<sub> eau liquide</sub></sub>'''*(70-30)
-  = 1,67.10? Joules = 46,4 kWh
+  = 1,67.10<sup>8</sup> Joules = 46,4 kWh
 :Le MCP considéré a donc permis de stocker plus de 3 fois plus d'énergie pour un même volume. Il possède donc une plus grande ''Densité Énergétique''.
-===''Régulation thermique passive'' ou ''Rôle Tampon''===
+===''Régulation Thermique Passive'' ou ''Rôle Tampon''===
-==Exemple de Matériaux à changement de phase==
+:Le caractère isotherme ou quasi isotherme de la charge et de la décharge énergétique d'un [[Matériaux à changement de phase|MCP]] permet son utilisation en temps que régulateur de température : en effet, si l'on intègre ce dernier à la structure extérieure (murs extérieurs, plancher bas) d'un bâtiment, il devient alors possible de stocker de la chaleur lorsque celle-ci est surabondante(été) ou présente au mauvais moment(dans la journée l'hiver).
 {| border="1"
-! Nom !! T<sub>fusion</sub> (°C) !! L<sub>f</sub> (kJ/kg) !! C<sub>p<sub>solide</sub></sub> (kJ/(kg.K)) !! 'C<sub>p<sub>liquide</sub></sub> (kJ/(kg.K) !! &rho;<sub> solide</sub> (kg/m³) !! &rho;<sub> liquide</sub> (kg/m³)
+! Nom !! T<sub>fusion</sub> (°C) !! L<sub>f</sub> (kJ/kg) !! C<sub>p<sub>solide</sub></sub> (kJ/(kg.K)) !! C<sub>p<sub>liquide</sub></sub> (kJ/(kg.K) !! &rho;<sub> solide</sub> (kg/m³) !! &rho;<sub> liquide</sub> (kg/m³)
 |-
-|'''Eau'''
+|'''Phénol'''
-|0
+|40,8
-|330
+|120
-|2,06 à 0°C
+|?
-|4,186 à 20°C
+|?
-|998 à 20°C
+|1070
-|917 à 0°C
+|?
 |-
 |'''Acétate trihydrate de sodium'''
@@ Ligne 98 : / Ligne 136 : @@
 |1720 à 30°C
 |1670 à 70°C
 |}
 ==Applications==
 ==Limites==