Avez-vous déjà remarqué ce petit écart dans les voies ferrées? Pourquoi pensez-vous qu’ils sont là? Ou, avez-vous déjà remarqué que votre mère essayait d’ouvrir une bouteille coincée, en se chauffant près de son cou? En quoi consiste cette magie ? En savoir plus sur le processus de dilatation thermique ici.
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Thermal Expansion
If the temperature increases, then the volume of the material also increases. Généralement, c’est ce qu’on appelle la dilatation thermique. Nous pouvons l’exprimer de cette manière qu’il s’agit du changement fractionnaire de longueur ou de volume par unité de changement de température. En cas de dilatation d’un solide, on utilise généralement un coefficient de dilatation normalement linéaire.
En cas de dilatation thermique d’un solide, elle est décrite en termes de changement de longueur, de hauteur et d’épaisseur. Pour le liquide et le gaz, le coefficient de dilatation volumique est plus utile. Généralement, si le matériau est un fluide, nous pouvons le décrire en termes de variation de volume.
Parmi les atomes et les molécules, les forces de liaison varient d’un matériau à l’autre. Les caractéristiques des éléments et des composés sont connues sous le nom de coefficient de dilatation. Si un solide cristallin a la même configuration structurelle partout (isométrique), alors dans toutes les dimensions du cristal, l’expansion sera uniforme.
Si le cristal n’est pas isométrique, le coefficient de dilatation est également différent pour différentes directions cristallographiques et lorsque la température changera, le cristal changera également de forme. Les matériaux plus mous ont un coefficient de dilatation (CTE) plus élevé, mais les matériaux plus durs comme le tungstène ont un CTE plus faible.
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- Expansion linéaire: L’expansion linéaire est définie comme l’augmentation de la longueur du solide. Exemple: Si nous considérons une tige dont la longueur de la tige est l, nous augmenterons la température d’une tige d’une petite quantité. La dilatation linéaire est donc donnée par:
- Le Coefficient de dilatation linéaire du solide donné est noté a. alors pour une unité est par degré Celsius) dans le CGS et dans le système SI, il est par kelvin K-1.
- Expansion du volume: L’expansion du volume est définie comme l’augmentation du volume du solide lors du chauffage. Avec un changement de température ∆t, le changement de volume d’un solide est donné par ∆v = Vy∆t où le coefficient de dilatation volumique est y.
- Surface ou expansion superficielle: La dilatation superficielle est définie comme l’augmentation de la surface du solide lors du chauffage. Si l’on considère à 00C l’aire d’un solide est A0 alors son aire à t0c est donnée par : A0 (l + ßt). L’unité de β est 0C-1 ou K-1. Où β est connu comme le coefficient de dilatation superficielle.
6α=3β=2γ
Cette équation montre la relation entre α est l’expansion linéaire, β est l’expansion superficielle, est l’expansion volumique. Ces trois coefficients de dilatation pour un solide donné ne sont pas constants car ces valeurs dépendent totalement de la température. Des exemples de dilatation thermique dans notre vie quotidienne sont les thermomètres, le rivetage, sur des roues en bois fixant des pneus métalliques, etc.
Exemple résolu Pour vous
Q. En une seule pièce continue à partir d’un rouleau d’une feuille d’aluminium, des gouttières modernes sont construites. Pour une longueur de 30 mètres, quel est le changement de longueur? Où α = 23×10-6C-1 pour la plage de température ∆T = 100F.
Ans: ∆L = L0 αTT