Convertisseur de Perméabilité
Convertisseur de Perméabilité
Convertissez entre 4 types distincts d'unités de perméabilité avec une précision scientifique. Les perméabilités magnétique (H/m), de fluide (darcy), de gaz (barrer) et de vapeur (perm) mesurent des propriétés physiques fondamentalement différentes et ne peuvent pas être converties entre les types.
Qu'est-ce que la Perméabilité ?
La perméabilité mesure la facilité avec laquelle quelque chose passe à travers un matériau, mais cette simple définition cache un fait essentiel : il existe QUATRE types complètement différents de perméabilité en physique et en ingénierie, chacun mesurant des grandeurs physiques différentes.
Les Quatre Types de Perméabilité
Perméabilité Magnétique (μ)
Mesure la facilité avec laquelle le flux magnétique passe à travers un matériau. Relie la densité de flux magnétique (B) à l'intensité du champ magnétique (H).
Unités: H/m, μH/m, nH/m, perméabilité relative (μᵣ)
Formule: B = μ × H
Applications: Électroaimants, transformateurs, blindage magnétique, inducteurs, appareils d'IRM
Exemples: Vide (μᵣ = 1), Fer (μᵣ = 5,000), Permalloy (μᵣ = 100,000)
Perméabilité aux Fluides (k)
Mesure la facilité avec laquelle les fluides (pétrole, eau, gaz) s'écoulent à travers des milieux poreux comme la roche ou le sol. Essentiel pour l'ingénierie pétrolière.
Unités: darcy (D), millidarcy (mD), nanodarcy (nD), m²
Formule: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Applications: Réservoirs de pétrole/gaz, écoulement des eaux souterraines, drainage des sols, caractérisation des roches
Exemples: Schiste (1-100 nD), Grès (10-1000 mD), Gravier (>10 D)
Perméabilité aux Gaz (P)
Mesure la vitesse à laquelle des gaz spécifiques sont transmis à travers des polymères, des membranes ou des matériaux d'emballage. Utilisée dans l'emballage et la science des membranes.
Unités: barrer, GPU (unité de perméation de gaz), mol·m/(s·m²·Pa)
Formule: P = (N × L) / (A × Δp × t)
Applications: Emballages alimentaires, membranes de séparation de gaz, revêtements protecteurs, combinaisons spatiales
Exemples: PEHD (0.5 barrer pour l'O₂), Caoutchouc de silicone (600 barrer pour l'O₂)
Perméabilité à la Vapeur d'Eau
Mesure le taux de transmission de l'humidité à travers les matériaux de construction, les tissus ou les emballages. Essentiel pour le contrôle de l'humidité et la science du bâtiment.
Unités: perm, perm-inch, g/(Pa·s·m²)
Formule: WVTR = perméance × différence de pression de vapeur
Applications: Pare-vapeur pour bâtiments, tissus respirants, gestion de l'humidité, emballage
Exemples: Polyéthylène (0.06 perm), Contreplaqué (0.7 perm), Plaque de plâtre non peinte (20-50 perm)
Faits en Bref
Impossible de Convertir Entre les Types
Perméabilité magnétique (H/m) ≠ Perméabilité aux fluides (darcy) ≠ Perméabilité aux gaz (barrer) ≠ Perméabilité à la vapeur (perm). Ils mesurent des phénomènes physiques différents !
Gamme Extrême
La perméabilité aux fluides s'étend sur 21 ordres de grandeur : du schiste compact (10⁻⁹ darcy) au gravier (10¹² darcy)
Confusion sur le Nom de l'Unité
Le mot 'perméabilité' est utilisé pour les quatre types, mais ce sont des grandeurs complètement différentes. Spécifiez toujours de quel type il s'agit !
Spécifique au Matériau
La perméabilité aux gaz dépend à la fois du matériau ET du type de gaz. La perméabilité à l'oxygène ≠ la perméabilité à l'azote pour le même matériau !
Perméabilité Magnétique (μ)
La perméabilité magnétique décrit comment un matériau réagit à un champ magnétique. C'est le rapport entre la densité de flux magnétique (B) et l'intensité du champ magnétique (H).
Formule: B = μ × H = μ₀ × μᵣ × H
B = densité de flux magnétique (T), H = intensité du champ magnétique (A/m), μ = perméabilité (H/m), μ₀ = 4π × 10⁻⁷ H/m (espace libre), μᵣ = perméabilité relative (sans dimension)
Catégories de Matériaux
| Type | Perméabilité Relative | Exemples |
|---|---|---|
| Diamagnétique | μᵣ < 1 | Bismuth (0.999834), Cuivre (0.999994), Eau (0.999991) |
| Paramagnétique | 1 < μᵣ < 1.01 | Aluminium (1.000022), Platine (1.000265), Air (1.0000004) |
| Ferromagnétique | μᵣ >> 1 | Fer (5,000), Nickel (600), Permalloy (100,000) |
Perméabilité aux Fluides (Darcy)
La perméabilité aux fluides mesure la facilité avec laquelle les fluides s'écoulent à travers la roche ou le sol poreux. Le darcy est l'unité standard en ingénierie pétrolière.
Formule: Q = (k × A × ΔP) / (μ × L)
Q = débit (m³/s), k = perméabilité (m²), A = surface de la section transversale (m²), ΔP = différence de pression (Pa), μ = viscosité du fluide (Pa·s), L = longueur (m)
Qu'est-ce qu'un Darcy ?
1 darcy est la perméabilité qui permet à 1 cm³/s d'un fluide (viscosité de 1 centipoise) de s'écouler à travers une section transversale de 1 cm² sous un gradient de pression de 1 atm/cm.
Équivalent SI: 1 darcy = 9.869233 × 10⁻¹³ m²
Gammes de perméabilité en ingénierie pétrolière
| Catégorie | Perméabilité | Description | Exemples: |
|---|---|---|---|
| Ultra-compact (Schiste) | 1-100 nanodarcy (nD) | Nécessite une fracturation hydraulique pour une production économique | Schiste de Bakken, schiste de Marcellus, schiste d'Eagle Ford |
| Gaz/Pétrole de Réservoir Compact | 0.001-1 millidarcy (mD) | Difficile à produire, nécessite une stimulation | Grès compacts, certains carbonates |
| Réservoir Conventionnel | 1-1000 millidarcy | Bonne productivité en pétrole/gaz | La plupart des réservoirs commerciaux de grès et de carbonates |
| Excellent Réservoir | 1-10 darcy | Excellente productivité | Grès de haute qualité, carbonates fracturés |
| Extrêmement Perméable | > 10 darcy | Débits très élevés | Gravier, sable grossier, roche très fracturée |
Perméabilité aux Gaz (Barrer)
La perméabilité aux gaz mesure la vitesse à laquelle des gaz spécifiques sont transmis à travers les polymères et les membranes. Le barrer est l'unité standard, nommée d'après le physicien Richard Barrer.
Formule: P = (N × L) / (A × Δp × t)
P = perméabilité (barrer), N = quantité de gaz transmis (cm³ à STP), L = épaisseur du matériau (cm), A = surface (cm²), Δp = différence de pression (cmHg), t = temps (s)
Qu'est-ce qu'un Barrer ?
1 barrer = 10⁻¹⁰ cm³(STP)·cm/(s·cm²·cmHg). Cela mesure le volume de gaz (à température et pression standard) qui traverse une unité d'épaisseur par unité de surface, par unité de temps, par unité de différence de pression.
Unités alternatives: 1 barrer = 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa)
Exemple: Caoutchouc de silicone : H₂ (550 barrer), O₂ (600 barrer), N₂ (280 barrer), CO₂ (3200 barrer)
Applications
| Domaine | Application | Exemples |
|---|---|---|
| Emballage Alimentaire | Une faible perméabilité à l'O₂ préserve la fraîcheur | EVOH (0.05 barrer), PET (0.05-0.2 barrer) |
| Séparation des Gaz | Une haute perméabilité sépare les gaz (O₂/N₂, CO₂/CH₄) | Caoutchouc de silicone, polyimides |
| Emballage Médical | Les films barrières protègent de l'humidité/oxygène | Emballages blister, flacons pharmaceutiques |
| Doublures de Pneus | Une faible perméabilité à l'air maintient la pression | Caoutchouc halobutyl (30-40 barrer) |
Perméabilité à la Vapeur d'Eau (Perm)
La perméabilité à la vapeur d'eau mesure la transmission de l'humidité à travers les matériaux. Elle est essentielle pour la science du bâtiment, la prévention des moisissures, de la condensation et des dommages structurels.
Formule: WVTR = perméance × (p₁ - p₂)
WVTR = taux de transmission de la vapeur d'eau, perméance = perméabilité/épaisseur, p₁, p₂ = pressions de vapeur de chaque côté
Qu'est-ce qu'un Perm ?
US Perm: 1 perm (US) = 1 grain/(h·ft²·inHg) = 5.72135 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²)
Metric Perm: 1 perm (métrique) = 1 g/(Pa·s·m²) = 57.45 perm-inch (US)
Remarque: Le perm-inch inclut l'épaisseur ; le perm est la perméance (déjà divisée par l'épaisseur)
Classifications des matériaux de construction
| Catégorie | Description | Exemples: |
|---|---|---|
| Pare-vapeur (< 0.1 perm) | Bloquent presque toute la transmission d'humidité | Feuille de polyéthylène (0.06 perm), feuille d'aluminium (0.0 perm), papier peint vinyle (0.05 perm) |
| Frein-vapeur (0.1-1 perm) | Ralentissent considérablement l'humidité, mais ne sont pas une barrière complète | Peinture à l'huile (0.3 perm), papier kraft (0.4 perm), contreplaqué (0.7 perm) |
| Semi-perméable (1-10 perm) | Permettent une certaine transmission d'humidité | Peinture latex (1-5 perm), panneaux OSB (2 perm), papier de construction (5 perm) |
| Perméable (> 10 perm) | Permettent librement la transmission d'humidité | Plaque de plâtre non peinte (20-50 perm), isolation en fibre de verre (>100 perm), pare-pluie (>50 perm) |
Climat froid: Dans les climats froids, les pare-vapeur sont placés du côté chaud (intérieur) pour empêcher l'humidité intérieure de se condenser dans les cavités murales froides.
Climat chaud et humide: Dans les climats chauds et humides, les pare-vapeur doivent être à l'extérieur OU il faut utiliser des murs perméables pour permettre le séchage dans les deux sens.
Tables de Conversion Rapides
Perméabilité Magnétique
| De | À |
|---|---|
| 1 H/m | 1,000,000 μH/m |
| 1 H/m | 795,774.7 μᵣ |
| μ₀ (vide) | 1.257 × 10⁻⁶ H/m |
| μ₀ (vide) | 1.257 μH/m |
| μᵣ = 1000 (fer) | 0.001257 H/m |
Perméabilité aux Fluides (Darcy)
| De | À |
|---|---|
| 1 darcy | 1,000 millidarcy (mD) |
| 1 darcy | 9.869 × 10⁻¹³ m² |
| 1 millidarcy | 10⁻⁶ darcy |
| 1 nanodarcy | 10⁻⁹ darcy |
| 1 m² | 1.013 × 10¹² darcy |
Perméabilité aux Gaz
| De | À |
|---|---|
| 1 barrer | 10,000 GPU |
| 1 barrer | 3.348 × 10⁻¹⁶ mol·m/(s·m²·Pa) |
| 1 GPU | 10⁻⁴ barrer |
| 100 barrer | Bonne barrière |
| > 1000 barrer | Mauvaise barrière (haute perméabilité) |
Perméabilité à la Vapeur d'Eau
| De | À |
|---|---|
| 1 perm (US) | 5.72 × 10⁻¹¹ kg/(Pa·s·m²) |
| 1 perm-inch | 1.459 × 10⁻¹² kg·m/(Pa·s·m²) |
| 1 perm (métrique) | 57.45 perm-inch (US) |
| < 0.1 perm | Pare-vapeur |
| > 10 perm | Perméable à la vapeur |
Foire Aux Questions
Puis-je convertir des darcys en barrers ou en perms ?
Non ! Ils mesurent des propriétés physiques complètement différentes. La perméabilité aux fluides (darcy), la perméabilité aux gaz (barrer), la perméabilité à la vapeur (perm) et la perméabilité magnétique (H/m) sont quatre grandeurs distinctes qui ne peuvent pas être converties entre elles. Utilisez le filtre de catégorie dans le convertisseur.
Pourquoi la perméabilité aux gaz dépend-elle du gaz ?
Les différents gaz ont des tailles moléculaires et des interactions avec les matériaux différentes. H₂ et He traversent plus rapidement que O₂ ou N₂. Spécifiez toujours le gaz : 'perméabilité à l'O₂ = 0.5 barrer', et non simplement 'perméabilité = 0.5 barrer'.
Quelle est la différence entre perm et perm-inch ?
Le perm-inch est la perméabilité (propriété du matériau indépendante de l'épaisseur). Le perm est la perméance (dépend de l'épaisseur). Relation : perméance = perméabilité/épaisseur. Utilisez le perm-inch pour comparer les matériaux.
Comment les ingénieurs pétroliers utilisent-ils le darcy ?
La perméabilité du réservoir détermine les débits de pétrole/gaz. Un réservoir de 100 mD pourrait produire 500 barils/jour ; un réservoir de gaz compact de 1 mD nécessite une fracturation hydraulique. Les formations de schiste (1-100 nD) sont extrêmement compactes.
Pourquoi la perméabilité relative (μᵣ) est-elle sans dimension ?
C'est un rapport comparant la perméabilité d'un matériau à la perméabilité du vide (μ₀). Pour obtenir la perméabilité absolue en H/m : μ = μ₀ × μᵣ = 1.257×10⁻⁶ × μᵣ H/m. Pour le fer (μᵣ = 5000), μ = 0.00628 H/m.
Une haute perméabilité est-elle toujours une bonne chose ?
Cela dépend de l'application ! Un darcy élevé est bon pour les puits de pétrole mais mauvais pour le confinement. Un barrer élevé est bon pour les tissus respirants mais mauvais pour les emballages alimentaires. Considérez votre objectif d'ingénierie : barrière (faible) ou écoulement (élevé).
Qu'est-ce qui détermine le placement du pare-vapeur d'un bâtiment ?
Le climat ! Les climats froids nécessitent des pare-vapeur du côté chaud (intérieur) pour empêcher l'humidité intérieure de se condenser dans les murs froids. Les climats chauds et humides nécessitent des barrières à l'extérieur OU des murs perméables pour permettre le séchage dans les deux sens. Un mauvais placement cause moisissures et pourriture.
Quels matériaux ont la perméabilité la plus élevée/la plus faible ?
Magnétique : Supermalloy (μᵣ~1M) vs vide (μᵣ=1). Fluide : Gravier (>10 D) vs schiste (1 nD). Gaz : Silicone (3000+ barrer pour le CO₂) vs films métallisés (0.001 barrer). Vapeur : Fibre de verre (>100 perm) vs feuille d'aluminium (0 perm).
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