Qu'est-ce que la thermoélasticité?

La thermoélasticité est le changement de taille et de forme d'un objet solide car la température de cet objet fluctue.Les matériaux plus élastiques se développent et se contracteront plus que les matériaux plus inélastiques.Les scientifiques utilisent leur compréhension de la thermoélasticité pour concevoir des matériaux et des objets qui peuvent résister aux fluctuations de température sans se casser.

Les scientifiques ont compris les équations qui décrivent la thermoélasticité depuis plus de 100 ans mais n'ont commencé que récemment des matériaux de test de contrainte afin de déterminer comment ils sont thermoélastiques.En soumettant des matériaux à des températures en hausse et en baisse, les ingénieurs peuvent prédire combien ces matériaux se développent ou se contracteront à différentes températures.Ces connaissances sont importantes lors de la construction de machines ou des structures de ponts avec des pièces qui doivent s'adapter étroitement.Comprendre les principes de la thermoélasticité aide les ingénieurs à concevoir des choses qui maintiennent leur intégrité structurelle pour une gamme de températures.

Les principes de la thermoélasticité ont affecté la façon dont les ingénieurs conçoivent un certain nombre d'objets différents.Savoir que le béton se dilate lorsqu'il est chauffé, par exemple, est la raison pour laquelle les trottoirs sont conçus avec de petits espaces entre les dalles.Sans ces espaces, le béton n'aurait pas de place pour se développer, provoquant beaucoup de stress sur le matériau et conduisant à des fissures, des pauses ou des trous.De même, les ponts sont conçus avec des joints d'expansion pour permettre aux composants de se développer lorsqu'ils sont chauffés.

Tous les matériaux qui sont élastiques se dilatent lorsqu'ils sont chauffés et se contractent lorsqu'ils sont refroidis.L'expansion décrite par les formules de thermoélasticité est causée par une augmentation du mouvement des atomes dans le matériau.Ces atomes restent liés les uns aux autres sous forme de chaleur solide, mais les liaisons moléculaires augmentent en taille, permettant aux atomes de s'éloigner les uns des autres et provoquant la croissance du matériau.À l'inverse, lorsqu'un matériau est refroidi, les atomes se déplacent moins et les liaisons les rapprochent les unes des autres.

Les principes de thermoélasticité dictent que l'expansion causée par une augmentation de la température entraînera un développement d'un objet dans toutes les directions.Des dalles de béton se dilatent les unes vers les autres, s'éloignant du sol et vers le sol lorsqu'elles sont chauffées.Des tasses ou d'autres navires se développeront également dans toutes les directions de manière à ce que le volume total qu'ils puissent contenir augmente avec la taille du navire.Des formules spécifiques sont utilisées dans l'étude de la thermoélasticité pour décrire comment les objets changent de forme avec des changements de température.