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

Introduction

La dilatation thermique est un phénomène par lequel un solide augmente de volume ou de longueur lorsqu'il est chauffé. Nous allons voir comment mesurer cette dilatation à l'aide d'une expérience simple.

Matériel nécessaire

• Une règle graduée
• Une barre de métal (ex : acier ou cuivre)
• Une source de chaleur (ex : un bain-marie)
• Un thermomètre
• Un support pour tenir la barre

Les étapes de l'expérience

1. Positionner la barre de métal à température ambiante et mesurer sa longueur initiale \(L_0\).
2. Chauffer doucement la barre dans la source de chaleur et enregistrer la température \(T\) à l'aide du thermomètre.
3. Mesurer la nouvelle longueur \(L\) de la barre une fois chauffée.
4. Réduire la température en laissant la barre refroidir et mesurer la longueur finale si nécessaire.

Observation et résultat

On constate que la longueur \(L\) augmente lorsque la température \(T\) augmente. La variation de longueur \(\Delta L = L - L_0\) dépend de la variation de température \(\Delta T = T - T_0\).

Formule de la dilatation

La relation expérimentale est : \[ \Delta L = lpha imes L_0 imes \Delta T \] où :

• \(\Delta L\) : changement de longueur (\(L - L_0\))
• \(lpha\) : coefficient de dilatation linéique (valeur spécifique selon le matériau)
• \(L_0\) : longueur initiale
• \(\Delta T\) : variation de température

Conclusion

Cette expérience montre que les solides se dilatent lorsqu'ils sont chauffés. Connaître le coefficient de dilatation est important en ingénierie pour prévoir les dimensions des matériaux selon la température.