Dilatação térmica

Dilatação térmica

Em termodinâmica, dilatação térmica é o nome que se dá ao aumento do volume de um corpo ocasionado pelo aumento de sua temperatura, o que causa o aumento no grau de agitação de suas moléculas e consequente aumento na distância média entre as mesmas. A dilatação ocorre de forma mais significativa nos gases, de forma intermediária nos líquidos e de forma menos explícita nos sólidos, podendo-se afirmar que: Dilatação nos gases > Dilatação nos líquidos > Dilatação nos sólidos.

Dilatação térmica dos sólidos

A dilatação térmica dos sólidos ocorre quando um corpo tem sua temperatura aumentada. Assim, o grau de agitação de suas moléculas também aumenta, aumentando também a temperatura e, consequentemente, variando suas dimensões.

Dilatação Linear: é a dilatação que se caracteriza pela variação no comprimento do corpo. Essa variação pode ser calculada a partir da seguinte equação matemática, veja:

△L – variação de dilatação

a – coeficiente da dilatação

L｡- comprimento inicial

ΔT- variação de temperatura

Exemplo - Duas barras de 3 metros de alumínio encontram-se separadas por 1cm à 20°C. Qual deve ser a temperatura para que elas se encostem, considerando que a única direção da dilatação acontecerá no sentido do encontro? Sendo .

Sendo a dilatação linear dada por:

Mas a variação no comprimento das barras deve ser apenas 0,5cm = 0,005m, pois as duas barras variarão seu comprimento, então substituindo os valores:

- Dilatação Superficial: é a dilatação que se caracteriza pela variação na área superficial do corpo. Essa variação na superfície do corpo pode ser calculada através da seguinte expressão:

ΔS - variação da área da superfície

Β - é o coeficiente de dilatação

So - é a área da superfície inicial do corpo

ΔT - a variação da temperatura do corpo.

Exemplo: um quadrado de lado 2m é feito de um material cuja a dilataçao superficial é igual a 1,6x10^-4 °C^-1.

Determine a variaçao de area deste quadrado quando aqucido em 80 °C

⇒∆S = 4∙1,6x10^-4∙80

⇒∆S = 6,4x10^-4∙80

⇒∆S = 512x10^-4

⇒∆S = 5,12x10^-2

⇒∆S = 0,0512 m²

Portanto, a variação na área do quadrado foi de,

∆S = 0,0512 m² ou ∆S = 512 cm² << ~~~~~~ Resposta.

- Dilatação Volumétrica: é a dilatação que se caracteriza pela variação no volume do corpo. Essa variação pode ser calculada com a expressão:

• γ é o coeficiente de dilatação térmica volumétrica, cuja unidade é a mesma do coeficiente de dilatação linear e superficial, e que também depende da natureza do material que constitui o corpo;

• γ= 3α;

• Vo