Bilame
C'est au niveau atomique qu'il faut chercher l'explication de la dilatation thermique de la matière. L'énergie thermique contenue dans les atomes s'exprime sous forme d'une vibration autour de leur position moyenne. Cette vibration dépend de la température et du voisinage atomique. Une variation de température a pour effet de modifier le volume. Cette propriété s'applique à toute matière (solide, liquide, gaz). Elle explique en partie la montée du niveau des océans dans le cas du réchauffement climatique, l'envol des montgolfières quand on chauffe l'air qu'elles contiennent, et l'inclinaison de la tour Eiffel de plusieurs centimètres dans une direction opposée du Soleil.
Cette propriété de la matière est caractérisée par un coefficient de dilatation thermique. La formule ci-dessous correspond à une dilatation linéique :
ΔL = α . L0 . ΔT
- ΔL la variation de longueur en mètre (m)
- α le coefficient de dilatation linéique (en K-1 ou en °C-1)
- L0 la longueur initiale en mètre (m)
- ΔT = T - T0 la variation de température (en K ou en °C)
La différence dans les coefficients de dilatation de deux métaux explique que le bilame se courbe du côté où le coefficient de dilatation est le plus faible. Cette propriété est exploitée dans de nombreux dispositifs comme l'interrupteur thermosensible (voir l'animation alarme incendie). Cette torsion est d'autant plus importante que le bilame est long. C'est cette amplification qu'on recherche avec un bilame de forme spiralée comme ceux utilisés dans certains thermomètres.
Ce phénomène de dilatation thermique n'est pas très perceptible sur de petits objets. Il doit par contre être considéré sur les grandes structures comme les ponts, bâtiments, ou même une grande masse d'air ou d'eau.
