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Un calculateur de coefficient de dilatation thermique (CTE) aide les ingénieurs, les scientifiques des matériaux et les chercheurs à déterminer dans quelle mesure un matériau se dilate ou se contracte lorsqu'il est exposé à des changements de température. Le coefficient de dilatation thermique (CTE) est une propriété essentielle des matériaux utilisés dans les secteurs de la construction, de la fabrication, de l'aérospatiale et de l'automobile.
Comprendre le CTE d'un matériau est essentiel pour prévenir de construction défaillances, conception de composants résistants à la chaleur et garantie de compatibilité entre les matériaux soumis à des variations de température.
Cette calculatrice simplifie le processus de détermination de la mesure dans laquelle un matériau changera de taille en fonction de sa valeur CTE, de sa longueur initiale et de la variation de température.
Laits en poudre
Le coefficient de dilatation thermique (CTE) est calculé à l'aide de la formule suivante :
Où :
- CTE est le coefficient de dilatation thermique (exprimé en degré Celsius ou en degré Kelvin, généralement noté 1/°C ou 1/K).
- L est le changement de longueur (longueur finale - longueur initiale, mesurée en mètres ou autres unités de longueur).
- L0 est la longueur d'origine du matériau (en mètres ou autres unités de longueur).
- ΔT est la variation de température (température finale - température initiale, mesurée en degrés Celsius ou Kelvin).
Cette formule permet aux utilisateurs de déterminer le comportement de dilatation ou de contraction du matériau dans différentes conditions thermiques.
Valeurs CTE précalculées pour les matériaux courants
Pour aider les utilisateurs à référencer rapidement les valeurs CTE pour divers matériaux, voici un tableau des coefficients de dilatation thermique typiques :
| Matières | Température de transition vitreuse (1/°C) × 10⁶ | CTE (1/K) × 10⁶ |
|---|---|---|
| Aluminium | 23.1 | 23.1 |
| Copper | 16.5 | 16.5 |
| Acier (carbone) | 11.7 | 11.7 |
| Acier Inoxydable | 16.0 | 16.0 |
| Défaut | 10.0 | 10.0 |
| Le verre | 5.0 | 5.0 |
| Silicone | 2.6 | 2.6 |
Ce tableau fournit une référence rapide pour les ingénieurs et les concepteurs qui doivent tenir compte de la dilatation thermique dans leurs projets.
Exemple
Calculons la dilatation d'une tige d'aluminium initialement longue de 1.5 mètre lorsque la température augmente de 25°C à 75°C.
Donné:
- L0 = 1.5 mètres
- ΔT = 75 - 25 = 50°C
- CTE pour l'aluminium = 23.1 × 10⁻⁶ 1/°C
Application de la formule :
ΔL = CTE × L0 × ΔT
ΔL = (23.1 × 10⁻⁶) × (1.5) × (50) = 0.00173 mètre (ou 1.73 mm)
Ainsi, la tige d’aluminium se dilate de 1.73 mm lorsqu’elle est exposée à une augmentation de température de 50 °C.
FAQ les plus courantes
Le CTE permet aux ingénieurs de prévoir la manière dont les matériaux vont se dilater ou se contracter en raison des changements de température. Cela est essentiel pour l'intégrité structurelle, l'ajustement des composants et la gestion des contraintes thermiques dans les applications d'ingénierie.
Oui, le CTE d'un matériau peut varier en fonction de la plage de température, du processus de fabrication et de la pureté du matériau. Certains matériaux présentent une dilatation non linéaire à des températures extrêmes.