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2013 - Physique des Roches (Master M1)- WILLIG Laurine

Laurine Willig

Diplôme préparé : Master 1éme année Science de la Terre Univers et Environnement

Sujet de Stage : Montage d’un banc de mesure expérimental pour la mesure de la conductivité thermique d’échantillons
Tuteur : J. Schmittbuhl, O. Lengliné, A. Steyer

Résumé
La connaissance des propriétés thermiques des roches donne accès aux propriétés thermiques du sous sol de la Terre elle même. Or ces propriétés sont utiles dans beaucoup de domaines de la recherche comme l’hydrologie, la géothermie, l’étude du mouvement des plaques …
Parmi elles, la plus importante est la conductivité thermique des roches puisque c’est elle qui caractérise le transfert de chaleur dans la matière et qu’elle est propre à chaque matériau. La conductivité est mesurée le plus souvent en laboratoire, mais aussi in-situ grâce aux forages. Dans cette étude, nous avons entrepris de monter un dispositif pour mesurer cette propriété. Bien que des appareils existent déjà pour cela, parmi lesquels la méthode des barres divisées, des sondes thermiques et la méthode flash sont les plus courantes, nous recherchons ici à valider un dispositif simple, peu coûteux et facile d’utilisation qui offre des résultats suffisamment précis pour être exploitables. Dans l’expérience, on impose un gradient thermique dans différents échantillons cylindriques de 2 cm de diamètre et 4 cm de haut en isolant les parties latérales pour pouvoir négliger les pertes latérales de chaleur. On mesurait la température à l’entrée et à la sortie de l’échantillon. En enregistrant les acquisitions de températures en sortie d’échantillon sur l’ordinateur, on pouvait alors les comparer à un modèle qui se basait sur une approximation de loi de Fourier par différence finies fait par le logiciel MATLAB. On pouvait alors, en faisant varier dans les entrés du modèle la diffusivité thermique de l’échantillon, trouver une diffusivité thermique expérimental qui permettait de reproduire au mieux les observations. La diffusivité étant directement lié à la conductivité thermique par la masse volumique et la capacité thermique massive du matériau (obtenues par calcul ou par la littérature pour la deuxième), on pouvait la calculer. L’étude expose le montage effectué, les différents résultats ainsi que les limites du dispositif et le protocole expérimental.

Rapport de stage :

Rapport de Stage - Master 1 - WILLIG Laurine - 2013
Rapport de Stage

24 mai 2013