Lorsqu'un corps a une augmentation de Température, les molécules qui le composent reçoivent de l'énergie et s'agitent, provoquant une augmentation des dimensions de l'objet. Ce phénomène est connu sous le nom dilatation thermique. De même, lorsqu'un corps se refroidit, son énergie diminue, de même que l'agitation moléculaire, provoquant une réduction de ses dimensions, ce que l'on appelle contraction thermique.
LES dilatation thermique peut être classé de trois manières: linéaire, peu profond et volumétrique.
dilatation thermique linéaire
quand le variation de température d'un corps pour modifier la distance entre deux points, le dilatation thermique linéaire, qui peut être une variation de la longueur d'une barre, du rayon d'une sphère, de la diagonale d'un cube ou d'un carré, entre autres.
A titre d'exemple, considérons une barre de fer de longueur L0 avec température initiale Tje. En élevant votre température à TF , la longueur sera augmentée à L. Regarde l'image:
Diagramme montrant la dilatation thermique linéaire causée par l'élévation de température
La variation de température (ΔT) est la différence entre la température finale et initiale :
T = TF - Tje
La dilatation thermique linéaire (ΔL) produite par cette variation de température est la différence entre la longueur finale L et la longueur initiale L0:
L = L - L0
Cette dilatation subie par la barre est proportionnelle à la variation de température et à la longueur initiale de la barre, elle peut donc aussi être calculée avec le Loi de la dilatation thermique linéaire par la formule :
L =. L0. T
La constante de proportionnalité est appelée coefficient de dilatation thermique linéaire du matériau qui compose la barre. Son unité de mesure est le degré Celsius réciproque, représenté par ºC -1. Cette quantité prend une valeur différente pour chaque type de matériau, représentant la dilatation thermique linéaire pour chaque unité de longueur et pour chaque unité de variation de température.
Voir le tableau suivant pour les valeurs du coefficient de dilatation thermique linéaire de certaines substances :
Substance |
Coefficient (10-6 °C -1) |
Conduire |
27 |
Aluminium |
25 |
Argent |
20 |
Silicium |
2,6 |
Acier |
14 |
Or |
15 |
Représentation graphique de la dilatation thermique linéaire
Nous pouvons obtenir une dilatation thermique linéaire à partir d'un graphique de longueur en fonction de la température :
Graphique de la longueur en fonction de la température de la dilatation thermique linéaire
Nous pouvons relier l'angle à la loi de dilatation thermique linéaire, puisque :
L =. L0. T
et
ΔL = α. L0
T
étant le coefficient angulaire en ligne droite qui représente la variation de longueur avec la température, elle est donnée par :
tg = ΔL
T
bientôt:
tg =. L0
La ligne ne peut pas passer par le point 0, car la longueur initiale ne peut pas être égale à zéro.
L'une des conséquences de la dilatation thermique linéaire peut être observée dans les ouvrages d'art, par exemple les joints de dilatation (figure dans le titre) qui existent sur les voies ferrées ou les trottoirs. Ils sont simplement un petit espace vide laissé dans certaines parties de la construction pour l'expansion causée par le les variations de température, comme en cas d'incendie ou même les variations naturelles, n'endommagent pas la structure du bâtiments. Si ces joints de dilatation n'existaient pas, toute élévation de température pourrait faire plier ou casser le béton ou la quincaillerie.
Par Mariane Mendès
Diplômé en Physique
La source: École du Brésil - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-dilatacao-termica-linear.htm
