Physique-Chimie : La dilatation des solides
- Expérience de mesure -

Introduction

La dilatation des solides est un phénomène où un corps solide se dilate, c'est-à-dire augmente de volume, lorsqu'il est chauffé. Pour mieux comprendre ce phénomène, on peut réaliser une expérience simple pour mesurer comment la longueur d'un solide varie avec la température.

Matériel nécessaire

• Une tige métallique (par exemple une lame de métal ou un fil métallique)
• Un écrou ou un petit poids
• Une fonte ou un récipient avec de l'eau chaude
• Un thermomètre
• Une règle ou un mètre ruban
• Un support pour tenir la tige

Protocole expérimental

1. Mettez la tige à température ambiante et notez sa longueur initiale \( L_0 \) à l'aide de la règle.
2. Chauffez doucement l'eau jusqu'à atteindre une température élevée mais sûre, puis immergez la tige dans l'eau chaude.
3. Prenez soin de maintenir la température constante pendant un moment pour que la tige se stabilise.
4. Mesurez à nouveau la longueur de la tige et notez la nouvelle valeur \( L \).
5. Refroidissez la tige et notez la température correspondante à chaque étape.

Résultats attendus

On observe que la longueur \( L \) de la tige augmente lorsque la température (\( T \)) augmente. La variation de longueur \( \Delta L = L - L_0 \) est proportionnelle à la variation de température \( \Delta T = T - T_0 \).

Formule de la dilatation linéaire

La relation expérimentale est donnée par la formule :

\[ \Delta L = lpha imes L_0 imes \Delta T \]

où :

• \( \Delta L \) : augmentation de la longueur (en mètres ou en millimètres),
• \( lpha \) : coefficient de dilatation linéaire spécifique du matériau (en \( ext{°C}^{-1}\)),
• \( L_0 \) : longueur initiale à la température initiale (en mètres ou millimètres),
• \( \Delta T = T - T_0 \) : variation de température (en degrés Celsius).

Conclusion

La dilatation des solides est un phénomène observable et mesurable. Elle est importante dans la construction et l’ingénierie, notamment pour éviter que des ponts, des rails ou des bâtiments ne subissent des déformations dues aux variations de température.