Détermination du coefficient de dilatation de l'aluminium

Détermination du coefficient de dilatation linéaire de l’aluminium

Physique

La chaleur/ Le coefficient de dilatation linéaire de l’aluminium

Public : Secondaire et Supérieur

Durée : > 1 min

Liste du matériel et des produits nécessaires :

- Un tuyau en aluminium (1 m ou mieux 2 m).

- 2 colliers de fixation (voir photos + schémas).

- Une lame pivotante retenue par un ressort (voir photo).

- Un ballon en pyrex.

- Un flexible.

- Un bouchon troué.

- De l’eau.

- Un brûleur à gaz.

- Une longue tige (1 m) fixée sur la lame.

- Deux  repères en papier.

Recommandations pour réaliser l’expérience :

- Le tube est fixé solidement par un collier là ou entre la vapeur tandis que le second collier sert de soutien (partie libre).

- Il faut attendre que la tige mobile se stabilise définitivement (car à ce moment, l’ensemble du tube est bien à 100°C).

- Ne pas oublier de prendre toutes les mesures nécessaires c’est-à-dire, suivant le schéma ci-contre, X, D et d, sans oublier la longueur initiale du tube, L.

- On pourra admettre que le triangle formé par D et X, en fin d’expérience, est un triangle rectangle.

- L’expérience ne présente aucun danger puisque le tube est ouvert à l’atmosphère.

Exploitation pédagogique :

- Les grandeurs mesurables sont X, D, d ainsi que la longueur initiale L du tube. La grandeur à calculer est x.

Résultats.

Il reste maintenant à déterminer l'allongement DL du tuyau, soit x :

Finalement, le coefficient de dilatation du cuivre : a = DL/(L. Dt°)   avec a [C°^-1]

Valeur théorique admise : a_Al = 2,3.10^-5 °C^-1

Remarque.

Les variations de a en fonction de la température sont généralement assez faibles. Pour l'aluminium, par exemple, on trouve que a passe de 1,9 à 2,5 . 10^-5 °C^-1 entre –100 et       +200 °C.

Lien(s) vers la vidéo :

- https://ezcast.uclouvain.be/ezmanager/distribute.php?action=media&album=OER-pub&asset=2023_07_03_15h33_27s&type=cam&quality=low&token=NCNJVSGW&origin=link

- Des expériences diverses sur ce thème sont également exploitées dans des tests sur la chaleur sur http://www.diagnosciences.be/