Physique Rapport

Rapport : Dilatation linéaire

But : Comparer les dilatations linéaires de différentes matières, ainsi que de vérifier et de contrôler la formule suivante :

Introduction théorique :

Lorsque l'on fournit de l'énergie thermique à un corps, les particules qui le composent s'agitent davantage. Cette énergie cinétique supplémentaire permet aux particules d'un solide ou d'un liquide de prendre davantage de liberté face aux forces qui les maintiennent liées et intensifie les chocs entre les particules d'un gaz.

Une augmentation de température conduit donc les particules à s'éloigner les unes des autres et les corps à occuper d'avantage de volume. Le processus inverse se produit en abaissant la température.

→ La dilatation est l'augmentation de volume d'un corps sous l'effet d'une élévation de température.

→ La contraction est la diminution de volume d'un corps due à une baisse de température.

Un corps solide homogène qui se dilate conserve sa forme et voit toutes ses dimensions augmenter proportionnellement. S'il est de forme allongée, on remarque donc surtout l'augmentation de sa longueur. Ainsi, lorsqu'on étudie la variation d'une seule dimension d'un corps, on parle de dilatation linéaire.

Coefficient de dilatation linéique α :

L'allongement d'un solide est décrit par un « coefficient de dilatation linéique » α, qui est déterminé expérimentalement et dépend de la nature du matériau.

Calcul de la longueur d'un corps après dilatation/contraction :

La variation de longueur ∆L d'un corps est proportionnelle :

- à la longueur initiale du corps L1,

- à la variation de température ∆θ = θ2 – θ1 [°C] ou [K]

- au coefficient de dilatation linéique α , caractéristique du matériau.

La longueur finale L2 est donc donnée par :

→ L2 = L1 + ∆L = L1 + α L1 ∆θ = L1(1 + α ∆θ)

Montage expérimental :

Marche à suivre :