Leçon 11 : DILATATION DES SOLIDES 1. Définition de la dilatation d’un corps La dilatation d’un corps est l’augmentation des dimensions de ce corps sous l’effet de la chaleur. N.B : quand le corps refroidit, ses dimensions diminuent : on parle alors de contraction. 2. La dilatation linéaire 2.1. Expérience et observation Tige métallique a) b) Lorsqu’on chauffe la tige, elle s’allonge dilatomètre 2.2. Conclusion Lorsqu’on chauffe une tige métallique, elle se dilate suivant sa longueur : c’est la dilatation linéaire. Lorsque la tige refroidit, elle reprend sa longueur initiale : elle se contracte. 3. La dilatation volumique 3.1. Expérience et observation anneau boule métallique On chauffe la boule la boule passe dans l’anneau a) b) la boule ne passe plus dans l’anneau c) 3.2. Conclusion Quand on chauffe un solide, toutes ses dimensions augmentent. Il se dilate dans toutes les directions : C’est la dilatation volumique. 4. Quelques facteurs liés à la dilatation des solides 4.1. La variation de température Exemple : Tige de fer Longueur à 0°C (en m) 1,0000 Longueur à 50°C Longueur à 100°C (en m) (en m) 1,0006 1,0012 La dilatation est plus importante lorsque la température augmente. 4.2. La longueur initiale Exemple : Tige de fer Tige de fer Longueur à 0°C (en m) 1,0000 2,0000 Longueur à 100 ° C (en m) 1,0012 2,0024 Allongement (en mm) La dilatation est plus importante lorsque la longueur initiale du solide est plus grande. 4.3. La nature du corps Exemple : Fer Cuivre Verre ordinaire Verre pyrex Longueur à 0°C (en m) Longueur à 100 ° C (en m) 1,0000 1,0000 1,0012 1,0016 1,0000 1,0009 1,0000 1,0003 Allongement (en mm) Tous les corps ne se dilatent pas de la même façon. Activité d’application Réponds par « vrai » ou « faux » aux affirmations suivantes. a. Lorsqu’une tige est chauffée, sa longueur augmente…………. b. Quand une sphère métallique se dilate, sa forme change……… c. Lorsqu’une tige est chauffée, son allongement dépend de sa longueur initiale……….. d. Chauffés de la même façon, tous les matériaux se dilatent de la même façon……….. e. Quand la température d’un solide diminue, ses dimensions changent ………. 5. Applications utiles de la dilatation d’un solide 5.1. La bilame Expérience et observation cuivre fer Conclusion Une bilame est constituée de deux lames qui se dilatent différemment. Lorsqu’on chauffe la bilame, elle se courbe du côté du métal le moins dilatable. Quand la bilame refroidit, elle reprend forme initiale. Fonctionnement de la bilame dans un thermostat : exemple du fer à repasser Les thermostats de nombreux appareils chauffants Comme le fer à repasser utilisent souvent des Bilames. A froid, la bilame joue le rôle d’un Interrupteur fermé. A chaud, son extrémité libre se Soulève et coupe le circuit (interrupteur ouvert). Après refroidissement, il reprend sa position initiale Et le courant passe de nouveau. 5.2. Les joints de dilatation Les joints de dilatation sont des espaces aménagés pour faire face à la dilatation des rails des chemins de fer, des immeubles, des ponts,… 5.3. L'emmanchement forcé L’emmanchement forcé est une opération qui consiste à faire entrer une pièce dans une autre pour les rendre solidaires. Situation d'évaluation Irié et zamblé, élèves en classe de 5ème veulent savoir de quel côté va se courber une bilame constituée d'une lame de fer et d'une lame de tungstène si on la chauffe. Pour cela, ils vont voir leur professeur de physique chimie qui leur remet le tableau ci-après: Allongement en mm d'une barre de longueur 1m dont la température s'élève de 100°C Tungstène 0,40 Fer 1,2 1. Précise du tungstène ou du fer lequel est le métal le plus dilatable. Justifie ta réponse. 2. Précise de quel côté en général se courbe une bilame quelconque quand elle est chauffée. 3. Dis de quel côté (celui du tungstène ou du fer) va se courber la bilame chauffée. Justifie ta réponse. Solution
