Dilatation thermique
La dilatation thermique se calcule avec le coefficient de dilatation, la longueur et l’écart de température : une barre d’acier de 10 m chauffée de 20 à 80 °C s’allonge de 7,2 mm.
Source : Wikipedia – Wärmeausdehnung (coefficient de dilatation linéique et volumique). Mise à jour : .
Comment le calcul est fait
Les solides se dilatent quand on les chauffe : la variation de longueur est ΔL = α · L₀ · ΔT, avec le coefficient de dilatation linéique α, la longueur initiale L₀ et la variation de température ΔT. En refroidissement, ΔT est négatif et le corps se raccourcit.
Longueur, surface et volume
La longueur varie proportionnellement à α, la surface environ comme 2α et le volume comme γ ≈ 3α. Une barre d’acier de 10 m (α = 12 · 10⁻⁶ / K) chauffée de 60 K s’allonge de 12 · 10⁻⁶ · 10 · 60 = 0,0072 m, soit 7,2 mm. L’aluminium, à 23,1, se dilate presque deux fois plus que l’acier, et les plastiques comme le PEHD de 15 à 20 fois plus.
Où cela compte
Canalisations, rails, ponts, façades, clôtures et planchers chauffants exigent des joints de dilatation ou des lyres, sinon des contraintes et des fissures apparaissent. En mécanique, la dilatation thermique décide de la tenue d’un frettage.
- Le tableau donne la dilatation par mètre pour 10, 20, 50 et 100 K.
- Choisissez « Valeur personnalisée » si votre matériau n’est pas dans la liste.
- Pour les liquides et les gaz, les coefficients sont autres et très dépendants de la température.
Questions fréquentes
Comment calculer la dilatation thermique ?
ΔL = α · L₀ · ΔT. Pour 10 m d’acier (α = 12 · 10⁻⁶ / K) et 60 K, on obtient 7,2 mm.
De combien un tuyau en plastique se dilate-t-il ?
Le PVC-U se dilate d’environ 0,08 mm par mètre et par kelvin, le PEHD d’environ 0,2 mm. Un tuyau PEHD de 10 m s’allonge de 80 mm pour 40 K.
Quelle différence entre α et γ ?
α décrit la variation de longueur, γ celle du volume. Pour les solides homogènes, γ ≈ 3α.
Sources et références juridiques
- Wikipedia – Wärmeausdehnung (coefficient de dilatation linéique et volumique)
- Wikipedia – Thermal expansion
- Wikipedia – Längenausdehnungskoeffizient (tableau des matériaux)
- CRC Handbook of Chemistry and Physics – Thermal expansion of metals and alloys
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