Capacité thermique de l'alumine

La capacité thermique correspond à l'énergie nécessaire pour élever la température d'une substance d'un degré Celsius et se mesure en joules par kilogramme de matière.

CoorsTek propose de nombreux produits d'alumine présentant une résistance exceptionnelle aux chocs thermiques. Macor est un matériau avancé qui offre des performances exceptionnelles à des températures plus élevées.

Température

La capacité thermique fait référence à l'énergie nécessaire pour élever la température d'une substance d'un degré Celsius et peut également être exprimée en tant que capacité thermique spécifique, ou énergie par unité de masse de substance. Les métaux ont généralement une capacité calorifique spécifique plus élevée que les polymères ou les céramiques et tendent à présenter des points de fusion élevés avec une dilatation thermique minimale - des caractéristiques qui les rendent adaptés à de nombreuses utilisations industrielles.

L'alumine a une chaleur spécifique approximative d'environ 900 J/kg C, ce qui est plus élevé que de nombreux métaux tels que le cuivre et l'argent en raison de la densité de leurs atomes qui facilite la conduction. En revanche, sa chaleur spécifique est inférieure à celle de nombreux minéraux tels que le sable ou le calcaire, car leurs atomes moins compacts rendent le transfert de chaleur difficile.

L'alumine est un isolant qui peut contribuer à abaisser la température dans n'importe quelle zone de travail. Toutefois, pour l'utiliser en toute sécurité, il faut la manipuler avec précaution et mettre en place l'équipement et les mesures de sécurité appropriés. Lorsque l'alumine est placée près de surfaces chaudes, elle doit en être éloignée pour protéger les utilisateurs et tout élément chauffant ne doit jamais être touché lorsqu'il est allumé. En cas de brûlures cutanées, il convient de rincer immédiatement en utilisant de l'eau froide pour aider à apaiser les zones touchées.

De nombreux facteurs influencent la chaleur spécifique de l'alumine, notamment la fraction de la phase g et la porosité. Avec l'augmentation de la température, sa chaleur spécifique diminue, ce qui entraîne une baisse de la conductivité thermique et de la diffusivité en raison de la transformation de phase entre les phases a et g.

La chaleur spécifique de l'alumine dépendant de sa température de calcination, plusieurs groupes de recherche ont mené des études sur des échantillons calcinés à différentes températures afin d'explorer l'influence de la température sur les propriétés thermiques et, en fin de compte, sur la chaleur spécifique de l'alumine et d'autres paramètres thermodynamiques. En conséquence, plusieurs groupes de recherche ont mené des études approfondies sur des échantillons calcinés à différentes températures afin de mieux comprendre l'influence de la température sur les propriétés thermiques et la chaleur spécifique de l'alumine. Cela a permis de mieux comprendre l'effet de la température sur la chaleur spécifique et d'autres paramètres thermodynamiques de la chaleur spécifique et d'autres paramètres thermodynamiques en général.

Pression

L'alumine (Al2O3) est un matériau céramique technique largement utilisé en raison de ses excellentes performances à un coût abordable. L'alumine présente une excellente résistance mécanique, une résistance à la compression, une dureté, une résistance à la corrosion et à l'usure ainsi que de faibles taux de dilatation thermique ; en outre, elle est chimiquement inerte et biocompatible et présente également de faibles taux de dilatation thermique. La capacité thermique spécifique de l'alumine signifie qu'elle absorbe de grandes quantités d'énergie à n'importe quelle température ; en outre, elle a une conductivité thermique relativement élevée de 30 à 35 W/mK, ce qui la rend adaptée à de multiples utilisations dans l'industrie.

La capacité thermique spécifique de l'alumine dépend de sa température, de la pression et du nombre d'atomes par unité de volume. La formule de sa capacité thermique spécifique peut être exprimée comme Cp = H/N où H est la chaleur latente de vaporisation, N le nombre d'atomes dans l'échantillon et T sa température ; en utilisant cette approche, le modèle de Debye estime sa chaleur spécifique à volume et température constants.

Comparable à la glace hexagonale, l'alumine a une capacité d'absorption de l'eau plus faible à des températures plus élevées en raison de la surface plus rugueuse et des espaces interstitiels plus importants de ses ions que ceux que l'on trouve sur la glace hexagonale, ce qui prend plus de temps pour qu'ils diffusent de l'intérieur vers la surface, puis de nouveau vers l'extérieur. À des températures inférieures à la température de décomposition de l'alumine, l'eau peut toutefois être absorbée rapidement dans ses pores.

Pour déterminer la capacité thermique spécifique de l'alumine, il est préférable d'utiliser un thermoplongeur électrique. Pour ce faire, placez un thermomètre dans le trou central d'un bloc, connectez-le à un ampèremètre et à un voltmètre, allumez le thermoplongeur, laissez-le chauffer le bloc pendant 10 minutes, puis mesurez sa température et notez vos résultats ; utilisez l'équation Cp = H/N pour calculer la capacité calorifique spécifique du matériau.

L'ajout de nanoparticules peut augmenter la conductivité thermique des fluides, mais aucun consensus n'a été atteint quant à son effet sur leur capacité thermique spécifique. Par conséquent, les ingénieurs devraient étudier comment la capacité thermique spécifique de l'alumine évolue avec la température afin de concevoir des systèmes qui fonctionnent efficacement dans diverses circonstances et de réduire les risques de gradient de température dans les applications de refroidissement/chauffage.

Porosité

L'alumine est un matériau céramique doté d'une capacité thermique spécifique élevée. Sa stabilité chimique et thermique en fait un matériau très utilisé dans les industries, tandis que sa résistance à de nombreux produits chimiques et réactifs en fait un matériau résistant. L'alumine possède également une excellente conductivité thermique, ce qui la rend adaptée aux applications d'isolation ; sa conductivité dépend de la microstructure et des facteurs de porosité, car une grande fraction de la phase g avec une porosité plus faible a une capacité thermique spécifique plus élevée que les autres ; par conséquent, il est essentiel de déterminer sa température de frittage avant de l'utiliser dans une application ou un projet quelconque.

Les revêtements d'alumine projetés par plasma d'air (APS) sont largement reconnus pour leur résistance aux cycles thermiques à basse température, mais ils sont sensibles à la délamination et à la propagation des fissures en raison de leurs structures complexes et de la rugosité de l'interface. De nombreuses études ont porté sur ces aspects, mais la plupart d'entre elles se sont concentrées sur des échantillons plats ou sur une rugosité modélisée mathématiquement plutôt que sur des morphologies de revêtement réelles.

Cette étude examine l'impact de différentes températures de frittage sur la capacité thermique spécifique et la conductivité thermique de deux qualités commerciales d'alumine avec une densité apparente variable, en utilisant deux qualités commerciales comme études de cas. Les résultats de la caractérisation démontrent une forte relation entre la capacité de stockage d'énergie et la fraction de la phase g en plus de la porosité pour augmenter la capacité de stockage d'énergie et les propriétés mécaniques de l'alumine.

À 900 degrés Celsius, des échantillons d'alumine présentant différentes proportions et densités de phases g et de porosités ont été testés afin d'évaluer leurs performances. Les échantillons présentant des proportions plus élevées de phases g et des porosités plus faibles ont montré des capacités thermiques spécifiques basées sur la masse ainsi que des conductivités thermiques plus faibles que ceux présentant une fraction de phases g plus faible et des porosités plus élevées.

Cette étude visait à créer de l'alumine à haute porosité en utilisant la méthode de gélification des boues (GS). Les résultats ont démontré que les mousses d'alumine produites avaient une taille de pore moyenne de 1,2 mm bien qu'il s'agisse de cellules fermées ; des photographies de la structure cellulaire pour différentes densités apparentes sont présentées à la figure 4. Pour s'assurer de la taille moyenne des pores, des mesures de l'épaisseur et du diamètre des parois ont été effectuées dans le cadre de leur détermination.

Réactivité

L'alumine (également appelée aluminia) est une céramique oxydée dotée d'une excellente isolation électrique et de propriétés mécaniques telles que la dureté et la résistance à l'usure, ainsi que d'une conductivité thermique relativement élevée pour une céramique technique. Il existe une grande variété de tailles et de formes de particules, ce qui permet de créer des produits coulables, des produits réfractaires et des produits extrudés à partir de l'alumine. L'alumine possède également de fortes propriétés de résistance à la corrosion et est très dure, ce qui la rend populaire dans la fabrication de l'aluminium métal ou comme matériau abrasif, en plus d'être utilisée dans la fabrication de l'aluminium métal ou dans des applications céramiques telles que la fabrication de l'aluminium métal ou des applications de fabrication comme celles que l'on trouve ailleurs dans les applications céramiques telles que la fabrication de l'aluminium.

La capacité thermique La réactivité de l'alumine est déterminée par la chimie de sa surface et la présence de défauts ou de dislocations, tels que les dislocations. La réactivité peut être définie comme sa capacité à libérer des ions ou des électrons par des réactions d'oxydation ; l'alumine est très réactive mais cette réactivité est limitée par une couche d'oxyde passivée protectrice qui l'entoure et qui empêche toute réaction directe avec l'oxygène ambiant ; cela permet à l'alumine de pouvoir calorifique d'être convertie en aluminium métal par le processus de Hall-Heroult.

En raison de ses puissantes caractéristiques de libération d'énergie dans les réactions d'oxydation, l'alumine peut servir d'excellent matériau énergétique dans les combustibles solides et les propergols. Pour augmenter encore sa réactivité, il faut d'abord procéder à une pré-activation avec des composés organiques ou inorganiques pour que ce matériau fonctionne de manière optimale. La réactivité peut également être augmentée par un traitement avec des solutions acides ou basiques ; les solutions acides tendent à rendre les matériaux plus réactifs, tandis que les traitements basiques tendent à rendre l'alumine plus stable et moins réactive.

L'ajout d'azote peut encore accroître la réactivité de l'alumine, en lui conférant une plus grande stabilité à l'oxyde et en diminuant le taux de libération des ions. Ces propriétés sont particulièrement précieuses lorsqu'elle est utilisée comme substrat pour les circuits intégrés et les dispositifs supraconducteurs tels que les transistors à électron unique et les dispositifs d'interférence quantique. Par ailleurs, sa réactivité peut également être améliorée par la formation d'un cermet composite alumine/chrome utilisé comme matériau de revêtement des parois dans les centrales solaires à concentration en raison de ses propriétés de résistance au fluage et de ténacité et de la réactivité élevée de ces deux éléments.