Calculateur de dilatation thermique

Équation de formule de calcul du coefficient linéaire de dilatation thermique

Comment utiliser le calculateur de dilatation thermique :

1. Sélectionnez les unités (impériales ou métriques)
2. Sélectionnez le matériau ou entrez manuellement le coefficient de dilatation thermique linéaire
3. Entrez la longueur du matériau d'origine (initiale) et entrez le changement de température
4. Cliquer sur le bouton "Calculer" fournira les changements de longueur

*Remarque : Le coefficient de dilatation thermique utilisé dépend fortement de la température initiale et peut changer considérablement. La plupart des valeurs fournies sont valables pour la température (25°C).

Qu’est-ce que la dilatation thermique ?

La dilatation thermique fait référence à la manière dont une substance donnée (gaz, liquide ou solide) change de forme (volume, surface ou longueur) à mesure que sa température change. La dilatation thermique est causée par l'expansion ou la contraction de particules au sein d'une substance spécifique en fonction de différentes températures.

Il existe trois formes de dilatation thermique :

1. Dilatation thermique linéaire . Lorsque la température augmente d'un degré, la quantité d'unité de longueur du matériau augmente est appelée coefficient de dilatation linéaire .
2. Expansion thermique de la surface . Lorsque la température augmente d'un degré, la quantité d'augmentation de l'unité de surface d'un matériau est appelée coefficient de dilatation de la surface (surface) .
3. Dilatation thermique volumique. Lorsque la température augmente d'un degré, la quantité d'unité de volume d'un matériau augmente est appelée coefficient de dilatation cubique .

dilatation thermique linéaire

On voit bien que la longueur d’un objet dépend de la température. Si nous le chauffons ou le refroidissons, la longueur changera proportionnellement à la longueur d'origine et la température changera également.

ΔL = α × L × ΔT

avoir:

ΔL  est le changement de longueur de l'objet (en pouces, mètres)

α est le coefficient de dilatation linéaire (1/°F, 1/°C)

L  est la longueur originale de l'objet (pouces, mètres)

ΔT est le changement de température (°F, °C).

Exemple - Expansion de poutres en aluminium

La construction en aluminium est conçue pour  une plage de température de -30 ^° C  à  50 ^° C. Si la longueur de la poutre est de 6 m lorsqu'elle est assemblée à 20 ^° C  , alors la longueur finale la plus courte de la poutre à la température la plus basse – 30 ^° C peut être calculée comme suit :

L ₁  = (6 m) + (6 m) (0,000023  m/m ^o C) ((-30  ^o C ) - (20  ^o C) )

      =    5,993m

La longueur finale maximale de la poutre à une température maximale de 50 ^o C peut être calculée comme suit :

L ₁  = (6 m) + (6 m) (0,000023  m/m ^o C) ((50  ^o C ) - (20  ^o C) )

      =   6,004  m

Le coefficient de dilatation thermique linéaire (CTE) dépend du matériau dont est constitué l'objet. Généralement, la dilatation thermique linéaire fonctionne mieux pour les solides. Le CTE est exprimé en unités de température réciproques ( ^K-1 , ° ^F-1 , ° ^{C-1 ,} etc.) et représente le changement de longueur par degré par unité de longueur, par exemple, pouces/pouces/°F ou millimètres/mm/ °C. Le tableau en bas de page répertorie les facteurs de conversion.

Lorsque nous chauffons ou refroidissons un objet et qu’il n’a pas la liberté de se dilater ou de se contracter (c’est-à-dire qu’il est épinglé aux deux extrémités), la contrainte thermique peut suffire à causer des dommages. Le trou subira une expansion ou une contraction qui correspond au matériau qui l’entoure.

Dans certains domaines, la dilatation thermique peut poser des défis importants aux concepteurs, par exemple lors de la construction d’engins spatiaux, d’avions, de bâtiments ou de ponts, mais elle peut avoir des utilités positives.

Exemple : Si la température passe de 25°C à 75°C, calculez la variation de longueur de la tige de bronze (L = 5m, α = 18 × ^10-6 /°C).

Solution : Le changement de longueur fourni par la formule ci-dessus :

ΔL = 18 ×  ^10-6 /°C × 5 × (75°C − 25°C)

ΔL = 0,0045 mètres.

 

Facteur de conversion
Convertir à partir de	Convertir en	multiplier par
10-6/K	10-6/°F	0,55556
10-6/°F	10-6/K	1.8
10-6/°F	10-6/°C	1.8
10-6/°	10-6/K	1.8
10-6/°C	10-6/°F	0,55556
10-6/°C	10-6/K	1
Pourcentage/°C	10-6/K	1
(micron/mètre)/°C	10-6/K	1
(micron/mètre)/°F	10-6/K	1