De nombreux matériaux, notamment les métaux, l'expansion physiquement lorsqu'elle est chauffée, du fait de l'augmentation de l'énergie cinétique des atomes. Cette expansion se déplace vers l'extérieur dans les trois dimensions, bien que pas nécessairement au même degré. Le coefficient de dilatation linéaire est la valeur qui est en corrélation la différence de longueur d'un objet à la différence de température de l'objet lorsque les deux mesures de longueur ont été prises. Une valeur élevée signifie que le matériau se dilate plus au cours d'une hausse de consigne de température d'un matériau avec un coefficient inférieur.
En toute rigueur, le coefficient de dilatation linéaire est également fonction de la température, mais pour la plupart des matériaux, il peut être considéré comme une constante pour l'intervalle de 32 ° à 212 ° F (0 ° à 100 ° C). Les liquides augmentent aussi, et l'équivalent en trois dimensions, le coefficient de dilatation cubique à une température donnée, est utilisé dans les calculs des variations de volume. Gaz se dilatent pour remplir un conteneur, ils sont placés po Comme leur volume est fixé, les gaz augmentent la pression lorsque la température augmente.
Les tables de ces valeurs sont disponibles dans l'ingénierie des manuels. Les valeurs sont données en unités de 10 000 a 'ou en 10 -6 m / m K ou en 10 -6 in / ° F. Le symbole a »est utilisé dans le système de mesure standard américain. Évaluer un exemple aidera à rendre ces unités claires.
Cette valeur est exprimée en unités de longueur. Le coefficient de dilatation linéaire de laiton fil est cotée à 18,7 x 10 -6 m / m K et 10,4 x 10 -6 à / en ° F. Le calcul de la dilatation en longueur d'un fil de laiton qui est de 10 pieds (3,048 m) de long, à 70 ° F (21,1 ° C) et est chauffé à 80 ° F (26,6 ° C) est la suivante:
10 pieds est de 120 pouces. Le fil de laiton élargira 10,4 x 10 -6 pouces par pouce de longueur initiale par degré Fahrenheit de montée en température. 120 + (10,4 x 10 -6) x 120 x 10 = 120,0125 pouces.
En unités métriques, le calcul est 3,048 m + (18,7 x 10 -6) x 3,048 x 10x5 / 9 = 3,048316 m, ce qui équivaut à 120,0124 pouces. Le 5/9 dans l'équation convertit un degré Fahrenheit à un degré Celsius.
Cette différence de longueur peut sembler banal, mais lors de la conception des éléments tels que les câbles d'alimentation qui sont des centaines de miles ou kilomètres de long et qui connaîtront des différences de 150 ° ou plus la température, cependant, la dilatation thermique doit être pris en considération. Pièces avec des tolérances très serrées, comme dans des dispositifs optiques, doivent également être protégés contre les variations de température ou de la dilatation non uniforme des pièces en matériaux différents.