Question

Dilatation et contraction : Pourquoi la chaleur et le froid font-ils dilater et contracter les choses ? Aussi, pourquoi certains métaux se dilatent-ils plus que d’autres ?

Demandé par : Marcus Mckean
Réponse

Rappelons que tous les matériaux sont constitués d’atomes. A toute température supérieure au zéro absolu (-273 degrés Celsius), les atomes sont en mouvement. Dans un solide, ils vibrent dans des positions fixes, dans un liquide, ils se bousculent les uns les autres et dans un gaz, ils se déplacent à très grande vitesse. Lorsqu’un matériau est chauffé, l’énergie cinétique de ce matériau augmente et ses atomes et molécules se déplacent davantage. Cela signifie que chaque atome occupera plus d’espace en raison de son mouvement et que le matériau se dilatera. Quand il fait froid, l’énergie cinétique diminue, donc les atomes prennent moins de place et le matériau se contracte.
Certains métaux se dilatent plus que d’autres en raison des différences de forces entre les atomes / molécules. Dans les métaux comme le fer, les forces entre les atomes sont plus fortes et il est plus difficile pour les atomes de se déplacer. Dans le laiton, les forces sont un peu plus faibles et les atomes sont donc plus libres de se déplacer. Ces différences de contraction sont utilisées dans une bande bimétallique, qui est composée d’une bande de laiton posée le long d’une bande de fer. Lorsque la bande est chauffée, le laiton se dilate plus que le fer et la bande s’allonge. Elle est utilisée dans des dispositifs tels que les alarmes incendie et les disjoncteurs pour établir ou rompre les contacts dans un circuit électrique.
Les différences d’expansion et de contraction sont encore plus visibles dans différents états, encore une fois en raison de la quantité de force qui maintient les atomes ensemble. Un gaz se dilatera le plus car ses atomes sont libres les uns des autres et sont donc libres d’augmenter le plus leur vitesse.

Réponse de : Sara Al-Assam, élève, Tiffin Girls’ School, Kingston