Propriétés physiques des matériaux d'ingénierie

Pour finaliser le matériau pour un produit ou une application d'ingénierie, nous devons connaître les propriétés physiques des matériaux. Les propriétés physiques d'un matériau sont celles qui peuvent être observées sans aucun changement de l'identité du matériau. Certaines de ces propriétés typiques d'un matériau sont énumérées ci-dessous-

• Densité

• Masse volumique

• Températures de changement d'état

• Coefficients de dilatation thermique

• Chaleur spécifique

• Chaleur latente

• Fluidité

• Soudabilité

• Élasticité

• Plasticité

• Porosité

• Conductivité thermique

• Conductivité électrique

Densité des Matériaux

La densité d'un matériau ou substance est définie comme "la masse par unité de volume". Elle est représentée comme le rapport de la masse avec le volume d'un matériau. Elle est notée par “ρ”. Son unité dans le système SI est Kg/m3.
Si m est la masse du matériau en Kg, V est le volume du matériau en mètre3.
Alors la densité du matériau,

Masse volumique des matériaux

Elle est définie comme le rapport de la densité du matériau par rapport à la densité d'un matériau de référence ou d'une substance. Elle n'a pas d'unité. Parfois, elle est également appelée densité relative. Pour le calcul de la gravité, l'eau est généralement considérée comme une substance de référence.

Températures de changement d'état

Généralement, une substance a trois états appelés - état solide, état liquide, état gazeux. La température de changement d'état est la température à laquelle la substance change d'un état à un autre.

Les températures de changement d'état sont de types suivants-

Point de fusion-C'est la température (en oC ou K) à laquelle la substance passe de l'état solide à l'état liquide.

Point d'ébullition-C'est la température (en oC ou K) à laquelle la substance passe de l'état liquide à l'état gazeux.

Point de congélation-C'est la température (en oC ou K) à laquelle un liquide passe de l'état liquide à l'état solide. Théoriquement, elle est égale au point de fusion. Cependant, en pratique, on peut observer une différence.

Coefficient de dilatation thermique

Lorsqu'un matériau est chauffé, il se dilate, ce qui entraîne un changement de ses dimensions. Le coefficient de dilatation thermique représente l'expansion du matériau avec l'augmentation de la température. Les coefficients de dilatation thermique sont de trois types, à savoir-

Coefficient de dilatation thermique linéaire
Le changement de longueur d'un objet dû au changement de température est lié par le "coefficient de dilatation thermique linéaire". Il est noté par “αL”

Où, ‘l’ est la longueur initiale de l'objet, ‘Δl’ est le changement de longueur, ‘Δt’ est le changement de température. L'unité de αL est par oC.

Coefficient de dilatation thermique superficielle
Le changement de surface d'un objet dû au changement de température est lié par le "coefficient de dilatation thermique superficielle". Il est noté par “αA”.

Où, ‘l’ est la longueur initiale de l'objet, ‘ΔA’ est le changement de surface, ‘Δt’ est le changement de température. L'unité de αA est par oC.

Coefficient de dilatation thermique volumique
Le changement de volume d'un objet dû au changement de température est lié par le "coefficient de dilatation thermique volumique". Il est noté par “αV”

Où, ‘l’ est la longueur initiale de l'objet, ‘ΔV’ est le changement de volume, ‘Δt’ est le changement de température. L'unité de αA est par oC.

Chaleur spécifique des matériaux

La chaleur spécifique d'un matériau est définie comme la quantité de chaleur nécessaire pour augmenter la température de la masse unitaire de matériau de 1oC. Elle est notée par ‘S’.

Où, m est la masse du matériau en Kg. Q est la quantité de chaleur donnée au matériau en Joule. Δt est l'augmentation de température. L'unité de la chaleur spécifique dans le système SI est Joule/Kg oC.

Chaleur latente des matériaux