Nous avons peut-être déjà vécu cette expérience : un après-midi d’été chaud, après l’école, alors que nous nous préparons à rentrer à vélo, nous constatons que le pneu de notre vélo a crevé sous l’effet du soleil. Bien que ce soit une situation mineure, elle peut ruiner notre bonne humeur de la journée. Pourquoi le pneu d’un vélo peut-il crever ?
Tout objet présente des caractéristiques de dilatation thermique et de contraction. Par exemple, lorsque nous faisons bouillir de l’eau dans une casserole, celle-ci ne doit pas être trop pleine, sinon l’eau, en se dilatant sous l’effet de la chaleur, déborderait. En observant attentivement, nous remarquons que l’eau bouillante n’est pas immobile : l’eau du fond de la casserole, en se dilatant sous l’effet de la chaleur, devient moins dense que l’eau du dessus et remonte. De même, en été, lorsque nous dégustons une glace glacée, nous constatons que de l’« air froid » descend autour de la glace. En effet, l’air qui est en contact avec la glace se refroidit, se dilate et devient plus lourd que l’air environnant, ce qui entraîne sa descente.
En été, non seulement l’air est chaud, mais aussi le sol est chauffé par le soleil. Sous l’effet du soleil, l’air du pneu du vélo se dilate et exerce une pression constante sur le pneu. Si le pneu est trop gonflé ou s’il présente des zones fragiles, il peut exploser. Les personnes expérimentées nous conseillent d’éviter de trop gonfler le pneu du vélo en été et, si nécessaire, de relâcher un peu la pression pour laisser une marge de manœuvre en cas d’expansion du gaz. Ce problème concerne non seulement les vélos, mais aussi les pneus de voiture, c’est pourquoi il est important d’entretenir correctement les pneus en été.
La nature de la dilatation thermique et de la contraction des gaz réside dans le mouvement thermique microscopique des molécules de gaz. Plus la température du gaz est élevée, plus ce mouvement est intense, et la force de liaison entre les molécules de gaz diminue, ce qui augmente la distance moyenne entre elles et augmente ainsi le volume macroscopique. Pour un volume fixe de gaz, une augmentation de la température entraîne une augmentation de la pression du gaz. C’est la raison pour laquelle une température excessive peut provoquer une explosion du pneu.
Le principe de la dilatation thermique et de la contraction des gaz présente de nombreuses applications astucieuses dans la vie quotidienne. Si vous avez accidentellement aplati une balle de ping-pong, vous pouvez la placer dans un bol d’eau chaude, et elle redeviendra ronde en peu de temps. En effet, l’air à l’intérieur de la balle de ping-pong se dilate sous l’effet de la chaleur et la fait reprendre sa forme ronde.