Avez-vous déjà regardé une voie ferrée? Entre deux rails consécutifs, il y a un espace. De même, les ponts en béton très longs ne sont pas construits d'un seul bloc. Ils sont constitués de plusieurs blocs de béton, construits côte à côte. Ces espaces sont laissés par les constructeurs car la plupart des matériaux se dilatent avec l'augmentation de la température.
Par conséquent, lorsqu'un matériau (ou une substance) est chauffé, ses dimensions changent. Dans la plupart des cas impliquant des solides, ces variations sont faciles à remarquer, mais une observation rigoureux est capable d'indiquer les facteurs qui influenceront le processus de dilatation subi par le substance.
Comme la dilatation est causée par l'augmentation de la température, on peut dire que plus l'augmentation de la température est importante, plus la dilatation est importante. Ainsi, pour des variations de température peu importantes, la dilatation en longueur lui est proportionnelle, étant normalement imperceptible.
Quant à l'expansion linéaire, on peut affirmer que le type de matériau a une influence sur l'expansion de la substance. Cette caractéristique des matériaux peut être représentée par un nombre appelé coefficient de dilatation obtenu expérimentalement et qui informe de combien une unité de longueur de la substance se dilate lorsqu'elle subit une variation de température de 1°C.
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Comment chacun de ces facteurs (variation de température, longueur de barre initiale et matériau du dont il se compose) influe sur l'expansion peut être traduit mathématiquement par un très Facile. Voyons la figure ci-dessus, dans laquelle nous avons une barre métallique de longueur L0 et de température initiale T0, à être chauffé pendant un certain temps, il aura une longueur finale L et une température finale À.
De cette façon, la barre subit une dilatation linéaire ΔL que l'on peut calculer par la différence entre L et L0 lorsqu'il subit une variation de sa température (ΔT) calculée entre T et T0. Donc nous avons:
L=L0 .α .ΔT ou L=L0 (1+ α.ΔT)
En SI, la longueur initiale de la barre est donnée en mètres, le coefficient de dilatation linéaire du matériau α est donné en K-1 et le changement de température ΔT est donné en K. Cependant, il est plus courant d'utiliser le coefficient de dilatation du matériau en °C-1 et variation de température en °C.
Par Domitiano Marques
Diplômé en Physique
Souhaitez-vous référencer ce texte dans un travail scolaire ou académique? Voir:
SILVA, Domitiano Correa Marques da. "Dilatation linéaire des solides"; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-linear-dos-solidos.htm. Consulté le 28 juin 2021.
