Faculté de Médecine de Tizi-Ouzou. Cours de Biomatériaux-2eme année / 2007-2008.
Département de Chirurgie Dentaire.
Propriétés thermiques des biomatériaux.
I. Introduction :
Notion de chaleur : Lorsque l’on met 2 corps qui ont des températures différentes en contact,
il s’établit au bout d’un certain temps un équilibre et les 2 corps finissent par avoir la même
température. Quelque chose s’est échangé : la chaleur
La chaleur est une forme d’énergie qui peut se manifester par 2 effets :
Echauffement d'un corps : Notion connue, on connaît les sources de chaleur
(chauffage électrique, bec bunzen etc.) et on sait mesurer directement ou indirectement
les quantités de chaleur échangées à partir de la mesure de la variation de température.
Echange de chaleur sans variation de température : On rencontre une des difficultés
essentielles de la thermodynamique, la variation de température n’est pas
obligatoirement liée à un échange de chaleur.
Exemple : Les changements d’états
La transformation de la glace en eau à 0°C. Il faut fournir une certaine quantité de chaleur à
une masse de glace à 0°C pour la faire passer à l’état d’eau à 0°C. On parle de chaleur de
transformation ou de chaleur de changement d’état.
Convention :
On notera positives les quantités de chaleur reçues par un corps (système) et négatives les
quantités de chaleur cédées par ce corps.
La chaleur est une grandeur mesurable, on peut donc définir la somme et l’égalité de 2
quantités de chaleur.
II. Transmission de la chaleur :
Les mécanismes qui interviennent lors des échanges thermiques entre plusieurs systèmes sont
au nombre de 3. La chaleur peut se transmettre par conduction, convection ou (et car ces
modes sont souvent associés) par rayonnement. Les échanges se font toujours des régions à
hautes températures vers les régions à basses températures.
1. La conduction :
On parle de conduction uniquement pour des objets en contact. Lorsque 2 objets sont en
contact, il va s’écouler un flux de chaleur du plus chaud vers le plus froid, ce flux étant
proportionnel à une grandeur k, la conductivité thermique. Cette conductivité thermique
dépend de la nature du matériau. Plus elle est grande, plus le flux de chaleur sera important et
plus le matériau sera conducteur.
Exemples :
Argent k = 420; Cuivre k = 400; Aluminium k = 240; Glace k = 1,7; eau k = 0,59;
air k = 0,024.
Les métaux sont de très bons conducteurs de la chaleur, l’air est un très bon isolant. On a une
application directe dans l’isolation des maisons ou dans la fabrication de vêtements chauds.
Les fibres utilisées piègent l’air qui agit comme un isolant.
2. La convection :
Peu de chaleur est transmise par conduction, surtout pour les liquides et les gaz où la chaleur
est transportée par le mouvement du fluide lui-même c'est le phénomène de convection.
L'exemple le plus simple de transmission de la chaleur par convection pour un liquide est
celui d'une casserole d'eau sur une plaque électrique.