Fisica - Termometria e Dilatacao

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Cap 1.: Termometria e dilatacao 
1. Temperatura 
1.1. Conceito de temperatura 
A temperatura de um objeto indica o quanto esse está 
mais quente ou não em relacao a um outro objeto 
tomado como referência. A temperatura está 
associada à agitação das partículas que compõem os 
objetos. Também está associada à energia cinética 
média de translação das partículas de um objeto, uma 
vez que esta depende da velocidade das partículas. A 
Energia cinética por sua vez também depende da 
massa envolvida. Um sistema poderá ter maior ou 
menor agitação de suas partículas, mas essa agitação 
sempre existira. 
1.3. Escalas termométricas 
Escala Celsius 
Baseada na convenção de que sob a pressão de 1atm, 
a temperatura de fusão do gelo é 0C e a de ebulição da 
água é 100C. Sendo o espaço entre essas 
temperaturas possivelmente dividido em100 partes 
iguais, ficou também conhecida como centígrado. 
Escala Fahrenheit 
Utilizada no EUA por exemplo em decorrência da 
maior possibilidade de utilização de valores positivos 
para medir a temperatura em um país frio. 32F 
corresponde a temperatura de fusão do gelo e 212F `a 
temperatura de ebulição da água. Altera-se o valor 
atribuído a agitação das partículas. Agitação das 
partículas a 0C=32F. Enquanto o intervalo na escala 
Celsius é de 100C, na escala Fahrenheit é de 180F. A 
variação de 1C corresponde portanto a uma variação 
de temperatura de 1,8F. 
Escala Kelvin 
 O valor mínimo para a temperatura de uma matéria 
seria -273,15C. Lorde Kelvin propôs que -275,15C fosse 
igual a 0, valor conhecido como zero absoluto ou zero 
kelvin. 0K corresponde à menor temperatura para uma 
matéria, em que não haveria energia cinética 
associada às partículas do objeto. Normalmente 
utiliza-se -273C. Nessa temperatura os átomos não 
teriam energia cinética para fornecer . A variação de 
1C e corresponde à variação de 1K e 0K corresponde à 
-273C. Ponto de fusão= 273K e de ebulição=273K. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Dilatação nos sólidos 
Independentemente do estado físico, ao passar por 
variação da temperatura um objeto sofrera 
naturalmente dilatação ou contração. Quando a 
temperatura aumenta, as dimensões também 
aumentam estando o corpo sofrendo dilatação. 
Quando a temperatura diminui as dimensões são 
reduzidas evidenciando contração. 
Devido à temperatura que apresenta 
esse conjunto esta em vibração. A 
distância média entre as partículas 
aumenta quando há elevação de 
temperatura e o objeto dilata. 
Quando a temperatura reduz a 
vibração das partículas diminui e a 
distância média entre elas é reduzida 
e o objeto contrai. 
2.1. Dilatação linear 
Ocorre quando há dilatação predominante em uma 
dimensão. A dilatação de trilhos por exemplo pode ser 
evitada colocando-se um espaçamento ideal entre 
eles. Tal espaço recebe o nome de juntas de dilatação. 
A dilatação linear depende da variação da 
temperatura, do comprimento inicial e do coeficiente 
de dilatação linear. O valor da dilatação linear é 
diretamente proporcional à variação de temperatura, 
uma vez que a agitação das partículas determina o 
espaçamento entre elas. Também é diretamente 
proporcional ao comprimento do objeto já que, 
aumentando a temperatura o espaçamento entre as 
partículas se ampliará e consequentemente o 
tamanho. 
 
 
 
 
*em caso de contração térmica delta L será negativo. 
 TF=1,8Tc+32 TC/5 = TF-32/9 
Tk = TC+273 
Veja a seguir as comparações entre as escalas 
Celsius, Fahrenheit e Kelvin
 
 
A variação da temperatura acarreta uma alteração 
da distancia média entre as partículas, o que 
provoca alterações nas dimensões. 
Lâmina bimetálica 
O material que apresenta maior coeficiente de 
dilatação, ao ser aquecido, dilata muito e, ao ser 
resfriado, contrai muito também. 
2.2. Dilatação superficial 
Ocorre quando um objeto apresenta duas dimensões 
significativas. A área inicial, a variação da temperatura 
e o coeficiente de dilatação (β= 2α) interferem. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Juntas de dilatação são usadas para que placas possam 
dilatar sem gerar trincas ou deformações. Os rejuntes 
que ficam entre os espaçamentos podem sofrer 
compressões sem afetar a estrutura. 
Objetos com cavidades 
Se um objeto com cavidade for aquecido, tanto ele 
como a cavidade irão aumentar (dilatar). Com o 
resfriamento as dimensões serão reduzidas e a área da 
cavidade contrairá. 
2.3. Dilatação Volumétrica 
Os fatores envolvidos são o volume inicial, a variação 
de temperatura e o coeficiente de dilatação 
volumétrico (γ=3α). 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. Dilatação nos líquidos 
Já que as forças de atração entre as moléculas ou 
átomos nas substancias no estado líquido são mais 
fracas, a dilatação nesse estado físico é mais evidente. 
Dilatação aparente dos líquidos 
É a diferença entre a dilatação real do líquido e a 
dilatação do recipiente que foi aquecido. 
 
 
 
Dilatação anômala da água 
De 0 a 4 a agua contrai-se quando a temperatura 
aumenta e expande-se quando a temperatura diminui. 
Ao contrário da maioria das substancias, a água sólida 
é menos densa que a água líquida. No congelamento a 
água se expande, por isso o gelo é menos denso que a 
água líquida a 0C e flutua sobre a superfície do lago. A 
rede cristalina com estruturas hexagonais assumida no 
estado sólido gera grandes espaços vazios. 
 
 
 
 
 
 
ΔVaparente= ΔVlíquido- ΔVrecipiente