Dilatacao Termica -

Prévia do material em texto

Disciplina: Física II – IEN 134-60
	Professor: Wallace Carvalho
	Semestre: 2021.2
	Aluno(a): Matheus Francisco Buti
Matrícula: 5107121
 
DILATAÇÃO TÉRMICA – APLICAÇÃO PRÁTICA
INTRODUÇÃO
O efeito da dilatação térmica é um dos efeitos decorrente da temperatura e todos os corpos na natureza estão sujeitos a este fenômeno, uns mais outros menos. Geralmente quando esquentamos algum corpo, ou alguma substância, esta tende a aumentar seu volume (expansão térmica). E se esfriarmos algum corpo ou substância esta tende a diminuir seu volume (contração térmica). 
Há alguns materiais que em condições específicas sofrem o efeito contrário, ou seja, quando são aquecidos contraem e quando resfriam dilatam. É o caso da água quando está sob pressão atmosférica e entre as temperaturas de 0ºC à 4ºC. Mas estes casos são exceções e, embora tenham também sua importância, não serão relatados aqui nesse trabalho.
O estudo da dilatação térmica se divide em três assuntos dilatação linear, superficial e volumétrica, cada uma ela delas ocorre em uma ou em todas as dimensões em que estamos inseridos como altura , comprimento e profundidade. 
Dilatação térmica é um processo exclusivo dos materiais sólidos submetidos a aquecimento, a dilatação linear é o aumento de volume que acontece em apenas uma dimensão, no seu comprimento.. Dilatação Superficial é o aumento do volume de um corpo que compreende duas dimensões - comprimento e largura. Dilatação Volumétrica é o aumento de um corpo submetido a aquecimento térmico que ocorre em três dimensões - altura, comprimento e largura.
 
2.DESENVOLVIMENTO 
2.1 Dilatação Linear
 Um exemplo simples de ocorrência de dilatação térmica linear pode ser observado nos fios de energia dos postes. Eles são submetidos à certas temperaturas quando o sol está à pino, principalmente no verão, que por sua vez ,causam a agitação dos átomos que o constituem fazendo com que o fio dilate e crie uma “barriga”.
Fonte: Google Images: Dilatação térmica no poste
Os fios são feitos de metal, em geral cobre, revestido de plástico ou borracha isolante. Os materiais condutores mais utilizados são; alumínio e cobre. O primeiro tem seu uso em aplicações mais especificas. O mais utilizado é o cobre por ter a melhor relação custo benefício, por serem isolados com borracha isto permite a expansão dos mesmos em meio a uma fonte de calor. Caso não houvesse essa “elasticidade” o aquecimento dos fios e do polímero provocariam sua ruptura , causando assim, diversos acidentes. 
2.2.Dilatação Superficial
Esse processo decorre da exposição do corpo ao calor, fazendo com que os átomos se agitem e aumentem a distância entre eles, ou seja, se dilatam.
Um exemplo diário desse tipo de dilatação é o aquecimento de asfalto em pontes e viaduto cujo aumento de temperatura faz com que ele expanda em comprimento e em largura, por isso , no momento da construção é necessário que seja deixado um “espaço” para que o asfalto dilate sem causar danos. Assim explica o engenheiro diretor da Associação Brasileira de Pontes e Estruturas (ABPE) no site AECweb:
“As juntas de dilatação são os elementos aplicados nos tabuleiros de pontes e viadutos com a finalidade principal de promover a vedação das fendas que permitem a movimentação das estruturas”- Carlos Henrique Siquera
Ou seja, a junta de dilatação serve para evitar que rachaduras aconteçam na estrutura , promovendo assim, mais segurança a todos que a utilizam.
 
Fonte: Infoescola
2.3.Dilatação Volumétrica
Quando aquecidos, os átomos que constituem os corpos se agitam, de modo que aumentam o espaço ocupado entre eles e, assim, os corpo se dilatam, ou incham. Abaixo temos o exemplo de um cubo de metal que ao ser aquecido em uma certa temperatura, seu volume, comprimento e altura se expandem. No dia-a-dia podemos encontrar exemplos como esse em fábricas metalúrgicas e oficinas mecânicas.
Fonte: Google imagens: dilatação térmica
Fonte: Google Imagens: Dilatação volumétrica
Um exemplo do dia a dia são metais em barra como a barra de ouro, de ferro e qualquer objeto que possui volume. Ao serem esquentados por alguma fonte de calor, dilatação nas 3 dimensões : Altura, comprimento e profundidade. Nas imagens acima vemos o exemplo do cubo e há também o exemplo de uma bola metálica que em temperatura ambiente passa normalmente pela argola de metal, mas ao ser aquecida ela se expande o suficiente para ficar presa no aro.
2.4.Dilatação térmica dos líquidos
A dilatação dos líquidos e gases ocorre da mesma forma que com os corpos sólidos? Para verificar a dilatação de um líquido é necessário colocá-lo em um recipiente então, quando o líquido é aquecido haverá também a dilatação volumétrica do recipiente, logo, o que observamos e podemos medir é a dilatação aparente do líquido. Para sabermos sua dilatação verdadeira precisamos ao calcular , descontar o valor da dilatação do recipiente e para isso, precisamos conhecer os coeficientes de dilatação volumétrica do líquido e do recipiente. Por exemplo, os reservatórios de combustível são preparados prevendo o aumento do volume tanto do recipiente quanto do combustível. 
Fonte: Google Images: Termômetro de mercúrio 
Um exemplo bastante comum que vemos desde a infância , são os termômetros. Há termômetros que utilizam a dilatação dos líquidos como mercúrio ou álcool, para a determinação da temperatura dos corpos.
2.5.Dilatação térmica dos gases
Também os gases que não possuem volume definido, eles precisam ser colocados em recipientes fechados, e portanto, também devemos considerar a dilatação volumétrica dos recipientes que os contêm. Como por exemplo, uma panela fechada ao cozinhar algum alimento, a tampa “pula” conforme há a fervura do que está sendo cozido.
Fonte: Google Images: Balão de ar
Outro exemplo diário são os balões, os balonistas aplicam a dilatação dos gases para encher seus balões, pois, com o aumento da temperatura, o ar, dentro do balão, fica menos denso e se dilata fazendo com que o balão estufe
CONCLUSÃO
Os fenômenos de dilatação ocorrem no nosso dia-a-dia com muita frequência e as vezes nem os percebemos. Eles são importantes para nosso bem-estar e principalmente segurança – assim como no exemplo dos fios elétricos- . Sem esses tais fenômenos no nosso cotidiano, as tarefas mais simples se tornariam extremamente difíceis e as comodidades que temos seriam impossíveis, desde abrir um pote de geleia até o homem voar. Até a tarefa simples de atravessar uma ponte ou um viaduto seria extremamente perigosa.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
DA SILVA, Jonas Cegelka; GARCIA, Isabel Krey. O ensino da dilatação térmica com vistas à aprendizagem significativa. Vivências, v. 15, n. 29, p. 161-176, 2019.
DE SOUZA, Luiz Fernando; AGUIAR, Carlos Eduardo. Um experimento sobre a dilatação térmica e a lei de resfriamento. 2007.
Dilatação Linear. Disponível em:[ https://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/ Dilatacao/linear.php]. Acesso em: 15 de setembro de 2021.
Dilatação no dia-a-dia. Disponível em :[http://educacao.globo.com/artigos/artigo/ dilatacao-no-dia-dia.html]. Acesso em : 17 de setembro de 2021.
Dilatação Superficial. Disponível em: [https://www.sofisica.com.br/conteudos/ Termologia/Dilatacao/superficial.php]. Acesso em: 12 de setembro de 2021
Dilatação Volumétrica. Disponível em: [https://www.todoestudo.com.br/fisica/ dilatacao-volumetrica]. Acesso em: 20 de setembro de 2021.
Gonçalves Filho, A.; Toscano, C. Física para o ensino médio. 1. ed. São Paulo:Scipione, 2002.