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LE VERRE
Le verre de silice est constitué d’un assemblage de chaînes aux fortes
liaisons Si—O et dont l’absence de périodicité empêche toute interaction.
Il en résulte que dans ce solide, les oscillations thermiques sont d’amplitude très limitée et quasiment symétriques par rapport à la position de
repos des atomes. Ainsi, la position moyenne de ceux-ci dans le temps est
peu affectée quand l’énergie thermique change, c’est-à-dire quand la température varie. On interprète ainsi qualitativement le fait que la dilatabilité de la silice vitreuse est l’une des plus faibles parmi les corps solides
connus : α = 5.10
–7 K
–1 .
En revanche, on peut s’attendre à ce que l’oscillation thermique d’un
oxygène non-pontant ne soit pas symétrique par rapport à sa position de
repos et que son élongation soit plus grande dans le sens de l’éloignement
du silicium que dans celui du rapprochement vers ce petit atome peu
déformable. Ainsi, la distance moyenne entre un oxygène non-pontant et
le silicium voisin devrait augmenter significativement avec la température. Dans la réalité, on observe effectivement que le coefficient de dilatation du verre s’accroît avec la teneur en modificateurs. Le coefficient linéique de dilatation thermique du verre sodocalcique vaut 92.10
–7 K
–1
environ.
La dilatation thermique est importante sur le plan pratique. Les borosilicates alcalins qui ont peu d’oxygènes non-pontants ont, de ce fait, un
faible coefficient de dilatation. Ceci leur confère une excellente résistance
au choc thermique (voir Chap. 5, Sect. 3). D’autre part, puisque la dilatabilité du verre varie beaucoup selon la composition, on a pu réaliser pour
l’électrotechnique, par un choix convenable de la composition du verre,
des soudures verre-métal grâce auxquelles les contraintes résiduelles
sont minimisées.
2. Élasticité
Le comportement élastique d’un solide est le plus souvent caractérisé par
le module d’élasticité E appelé aussi module de Young et par le coefficient
de Poisson.
Dans le cas d’une contrainte unidirectionnelle, par exemple une tension, ces grandeurs prennent un sens très simple (Fig. 2.6). E est le rapport de la contrainte à l’allongement relatif Δl/l :
.
E s’exprime, comme la contrainte, en pascals.
Par suite de l’allongement, la section de l’éprouvette diminue. Le cœfficient de Poisson μ, nombre sans dimensions, est le rapport de la contraction
E
σ
Δl/l
----------=
LE VERRE
Le verre de silice est constitué d’un assemblage de chaînes aux fortes
liaisons Si—O et dont l’absence de périodicité empêche toute interaction.
Il en résulte que dans ce solide, les oscillations thermiques sont d’amplitude très limitée et quasiment symétriques par rapport à la position de
repos des atomes. Ainsi, la position moyenne de ceux-ci dans le temps est
peu affectée quand l’énergie thermique change, c’est-à-dire quand la température varie. On interprète ainsi qualitativement le fait que la dilatabilité de la silice vitreuse est l’une des plus faibles parmi les corps solides
connus : α = 5.10
–7 K
–1 .
En revanche, on peut s’attendre à ce que l’oscillation thermique d’un
oxygène non-pontant ne soit pas symétrique par rapport à sa position de
repos et que son élongation soit plus grande dans le sens de l’éloignement
du silicium que dans celui du rapprochement vers ce petit atome peu
déformable. Ainsi, la distance moyenne entre un oxygène non-pontant et
le silicium voisin devrait augmenter significativement avec la température. Dans la réalité, on observe effectivement que le coefficient de dilatation du verre s’accroît avec la teneur en modificateurs. Le coefficient linéique de dilatation thermique du verre sodocalcique vaut 92.10
–7 K
–1
environ.
La dilatation thermique est importante sur le plan pratique. Les borosilicates alcalins qui ont peu d’oxygènes non-pontants ont, de ce fait, un
faible coefficient de dilatation. Ceci leur confère une excellente résistance
au choc thermique (voir Chap. 5, Sect. 3). D’autre part, puisque la dilatabilité du verre varie beaucoup selon la composition, on a pu réaliser pour
l’électrotechnique, par un choix convenable de la composition du verre,
des soudures verre-métal grâce auxquelles les contraintes résiduelles
sont minimisées.
2. Élasticité
Le comportement élastique d’un solide est le plus souvent caractérisé par
le module d’élasticité E appelé aussi module de Young et par le coefficient
de Poisson.
Dans le cas d’une contrainte unidirectionnelle, par exemple une tension, ces grandeurs prennent un sens très simple (Fig. 2.6). E est le rapport de la contrainte à l’allongement relatif Δl/l :
.
E s’exprime, comme la contrainte, en pascals.
Par suite de l’allongement, la section de l’éprouvette diminue. Le cœfficient de Poisson μ, nombre sans dimensions, est le rapport de la contraction
E
σ
Δl/l
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