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Calorimetrie - Dilatation

Posté par
tousimplement
26-08-11 à 15:03

Bonjour, j'ai du mal a comprendre un enonce. est-ce que quelqu'un pourrait avoir l'amabilite de m'expliquer l'enonce suivant car je n'y suis pas du tout avec ce principe de dilatation. Je remercie d'avance ceux qui prendont la peine de m'aider.

Voici l'enonce : Quelle doit etre la longueur a 15 degres d'une barre en aluminium pour que sa dilatation entre 15 degres et une temperature quelconque t' soit la meme que celle d'une barre de cuivre qui mesure 1 metre a 15 degres.

(Coefficient de dilatation lineaire : - de l'aluminium : 2,3 * 10^-5
                                                    - du cuivre : 1,7 * 10^-5

Posté par
Coll Moderateur
re : Calorimetrie - Dilatation 26-08-11 à 15:30

Bonjour,

Quelle est l'augmentation de longueur d'une barre de cuivre de 1 m à 15 °C quand sa température passe de 15 °C à t' °C ?
Quelle est l'augmentation de longueur d'une barre d'aluminium de L m à 15 °C quand sa température passe de 15 °C à t' °C ?

Posté par
tousimplement
re : Calorimetrie - Dilatation 26-08-11 à 15:45

Merci. Alors concernant l'augmentation de la longueur d'une barre de cuivre de 1 m à 15 °C quand sa température passe de 15 °C à t' °C ?

J'ai donc l t' = l t * (1 + y * t' / 1 + y * t) = 1 * (1 + (1,7 * 10^-5) * t' / 1 + (1,7 * 10^-5) * 15) = t' / 15     ???

Posté par
tousimplement
re : Calorimetrie - Dilatation 26-08-11 à 15:48

l t = longeur a la temperature t c'est-a-dire 1 m
l t' longueur recherche quand la temperature passe de 15 degres a t' degres donc ?
y = coefficient de dilatation lineaire et ici pour le cuivre : 1,7 * 10^-5
t et t' = temperature en degres celsius

Posté par
Coll Moderateur
re : Calorimetrie - Dilatation 26-08-11 à 16:23

Je modifie légèrement tes notations :

L15 : longueur à 15 °C
L : longueur à °C
: coefficient de dilatation linéique
L0 : longueur à 0 °C

Puisque
L = L0 (1 + .)
et
L15 = L0 (1 + .15)

\large L_\theta\,=\,L_{15}\frac{1\,+\,\lambda.\theta}{1\,+\,\lambda.15}

La dilatation entre 15 °C et °C vaut donc :

\large L_\theta\,-L_{15}\,=\,L_{15} [ \frac{1\,+\,\lambda.\theta}{1\,+\,\lambda.15}\,-\,1 ]\,=\,L_{15} \times \frac{\lambda (\theta\,-\,15)}{1\,+\,\lambda.15}

et cette relation est valable aussi bien pour le cuivre que pour l'aluminium.

Tu sais que pour le cuivre L15 = 1 m
tu cherches la valeur de L15 pour l'aluminium

Tu connais les deux coefficients de dilatation linéique.
Il reste une équation à poser pour écrire que les deux augmentations de longueur sont égales.

Posté par
tousimplement
re : Calorimetrie - Dilatation 26-08-11 à 16:38

J'aborde ce chapitre comme quelque chose de nouveau et ca me depasse. Je lis et relis ton dernier post mais je ne saisis pas du tout.

Posté par
tousimplement
re : Calorimetrie - Dilatation 26-08-11 à 16:40

Par contre, une question au sujet de vos formules, a l'aide de quel outl svp vous parvenez a ecrire vos formules de cette maniere pour que ce soit aussi clair ?

Merci.

Posté par
Coll Moderateur
re : Calorimetrie - Dilatation 26-08-11 à 17:39

Il y a très peu de différence entre ce que j'ai écrit et la relation que tu as utilisée dans ton message de 15 h 45

Comment avais-tu fait pour écrire cette relation à 15 h 45 ?
____________

J'utilise "tout simplement" le \LaTeX du site pour écrire les formules.

Pour apprendre et t'entraîner :

Posté par
tousimplement
re : Calorimetrie - Dilatation 26-08-11 à 17:46

Merci pour le lien.

Concernant la formule je l'ai dans le cours. Mon probleme est dans le raisonnement. Tu as essayer de me montrer la voie a suivre et malgre ca je lutte a poursuivre.

Posté par
Coll Moderateur
re : Calorimetrie - Dilatation 26-08-11 à 20:46

Difficile d'être bien concentré sur un exercice quand on en poste 6 simultanément !
____________

\large L_\theta\,-L_{15}\,=\,L_{15} \times \frac{\lambda (\theta\,-\,15)}{1\,+\,\lambda.15}

Cette relation est vraie pour les deux métaux

1) tu l'écris pour le cuivre, avec L15 = 1 m et = 1,7.10-5

2) tu l'écris une seconde fois pour l'aluminium avec L15 la longueur inconnue (en mètre) et = 2,3.10-5

Et l'on souhaite que ces deux augmentations de longueur soient égales...

Posté par
tousimplement
re : Calorimetrie - Dilatation 27-08-11 à 16:06

Je te remerci epour tes conseils.

J'ai essayer d'appliquer cette methode, neanmoins apres les 2 calculs je me retrouve avec comme resultat pour les 2 metaux une valeur decimale et un produit avec t' (qui corrspond a ton "o" un peu special que j'arrive pas a refaire) et par la suite avec le principe de l'egalite je ne parviens pas a determiner la longeur puisque justement je suis bloquer avec t' et je ne sais pas comment faire.

Puisque je pense que le resultat qui est demander est un reel et non pas un resultat de la forme x + y * t'.

Et pour la multitude de post c'est parce que j'ai vraiment besoin d'aide

Posté par
Coll Moderateur
re : Calorimetrie - Dilatation 27-08-11 à 16:16

L'augmentation de longueur, pour une barre quelconque, vaut donc :

\large L_{15} \times \frac{\lambda (\theta\,-\,15)}{1\,+\,\lambda.15}

Augmentation de longueur pour le cuivre de 1 m à 15 °C :

\large 1 \times \frac{1,7.10^{-5} (\theta\,-\,15)}{1\,+\,1,7.10^{-5}\times 15}

Augmentation de longueur pour l'aluminium de longueur L15 m à 15 °C :

\large L_{15} \times \frac{2,3.10^{-5} (\theta\,-\,15)}{1\,+\,2,3.10^{-5}\times 15}

On écrit que ces augmentations de longueur sont égales :

\large 1 \times \frac{1,7.10^{-5} (\theta\,-\,15)}{1\,+\,1,7.10^{-5}\times 15}\,=\,L_{15} \times \frac{2,3.10^{-5} (\theta\,-\,15)}{1\,+\,2,3.10^{-5}\times 15}

Equation du premier degré à une inconnue (L15)...

Posté par
tousimplement
re : Calorimetrie - Dilatation 27-08-11 à 18:55

Oui j'avais bien compris c'est a ce que tu voulais en venir. C'est ce que jai fait comme j'ai dit auparavant mais le soucis est que dune part dans les 2 calculs précédents je me retrouve avec le t' non définie et pour lequation ça me bloque de trouver ce L15 avec ce t' qui n'est pas défini pour effectuer lequation.

Désolé, je parais surement lourd mais j'essaye de comprendre.

Posté par
Coll Moderateur
re : Calorimetrie - Dilatation 27-08-11 à 19:31

Ne vois-tu pas qu'il y a une simplification par ( - 15) dans chaque membre ?

Posté par
tousimplement
re : Calorimetrie - Dilatation 28-08-11 à 13:19

oui mais j'ai du mal a l'effectuer. Ce ("0" - 15) me perturbe

Posté par
tousimplement
re : Calorimetrie - Dilatation 28-08-11 à 20:13

y'a t-il quelqu'un pour m'aider davantage a resoudre cet exercice ? merci...

Posté par
Coll Moderateur
re : Calorimetrie - Dilatation 28-08-11 à 20:27

Résoudre l'équation de mon message du 27 à 16 h 16 est du niveau de la classe de quatrième.
Quand tu auras simplifié par ( - 15), cela ne te perturbera plus.

Posté par
tousimplement
re : Calorimetrie - Dilatation 29-08-11 à 02:22

Apres resolution de l'equation je trouve L15 = 0,74 m environ.

J'ai donc mis L15 d'un cote et de l'autre j'ai multiplier ce qu'il y avait a gauche de l'equation par l'inverse de la fraction qui etait multipliee par L15 et je tombe sur ce resultat.

Ce qui me parait bizarre c'est que je me retrouve avant le resultat final avec pour L15, une fraction de valeurs decimales infinies. C'est a dire du genre : \frac{0,000017005865}{0,000023005865} .

Est-ce juste si je reduis chaque valeur a juste 2 chiffres apres la virgule ou bien c'est que j'ai totalemet faux a mon resultat ? Merci d'avance pour vos reponses.

Posté par
Coll Moderateur
re : Calorimetrie - Dilatation 29-08-11 à 07:49

C'est bon !

Les valeurs intermédiaires doivent être conservées sans être arrondies. Seule la valeur finale doit être arrondie pour tenir compte de l'incertitude sur les données de départ.

Posté par
tousimplement
re : Calorimetrie - Dilatation 29-08-11 à 10:33

Oui alors je voudrais bien savoir comment tu parviens a la résoudre en gardant les valeurs intermédiaires sans les arrondir. Je me suis pris la tête sur cette équation et c'est justement ces décimales qui me plaisent pas.

J'ai essayer de conserver les valeurs mais a un moment donné je suis obliger de multiplier en ayant ces valeurs.

Mais pour le resultat est ce quil s'approche du bon resultat ?

Peux-tu me dire comment t'y prends tu pour résoudre cette équation en gardant les valeurs jusqu'à la fin sans les arrondir ?

Merci

Posté par
tousimplement
re : Calorimetrie - Dilatation 29-08-11 à 10:52

Je te remercie coll pour tous tes messages. Tu mas bien indiquer la voie mais comme je tai dit je ne suis pas du tout a l'aise avec cette nouvelle notion donc quand je te dis que je n'y arrive pas, c'est que j'ai essayer par tous les moyens dy arriver mais que je bloque. Autant y a des chapitres ou tu te sens plus a l'aise que d'autres.

Et pour cette équation j'ai du mal, j'ai du mal. Et si c'est du niveau quatrième c'est que j'ai pas le niveau dans les équations. Et le resultat c'est que ça fait plusieurs jours que je suis dessus et il est toujours pas résolu.

Posté par
tousimplement
re : Calorimetrie - Dilatation 29-08-11 à 13:10

En m'acharnant :

J'arrive a simplifier jusqu'a trouver : \frac{1,7*2,3}{2,3*1,7}= \frac{3,91}{3,91}=1

Je serai reconnaissant a celui qui me dira si c'est juste

Posté par
Coll Moderateur
re : Calorimetrie - Dilatation 29-08-11 à 14:10

C'est tout à fait faux.
Le résultat correct, comme je te l'ai déjà écrit est L15 0,74 m
(comme tu l'as écrit dans ton message du 29 à 2 h 22)
___________

\large L_{15}\,=\,1\times\,\frac{1,7.10^{-5}}{2,3.10^{-5}}\times\frac{1\,+\,2,3.10^{-5}\times15}{1\,+\,1,7.10{-5}\times15}\,=\,1\,\times\,\frac{1,7}{2,3}\times\frac{1\,+\,3,45.10^{-4}}{1\,+\,2,55.10^{-4}}\,=\,1\,\times\,\frac{1,7}{2,3}\times\frac{1,000345}{1,000255}\,\approx\,0,74\,\rm{m}



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