Dilatação Térmica

Prévia do material em texto

DILATAÇÃO 
TÉRMICA 
Quando a temperatura de um corpo se 
eleva, sabemos que há um aumento na 
agitação de suas partículas. Em virtude 
da maior agitação térmica, a distância 
média entre essas partículas torna-se 
maior e, assim, como um todo, o corpo 
terá suas dimensões aumentadas, ou 
seja, o corpo se dilata. 
A variação da temperatura de um corpo 
tende a provocar uma variação nas 
dimensões do mesmo. 
Na maioria dos casos, um aumento de 
temperatura provoca um aumento das 
dimensões dos corpos. 
Dilatação Térmica 
Exemplos de Dilatação 
DILATAÇÃO DE UMA ESFERA 
DILATAÇÃO LINEAR 
Lo DL 
a = coeficiente de dilatação linear (°C-1) 
TLL DD ..0 a
Quanto maior o coeficiente de dilatação mais 
a substância dilata ou encolhe, depende se a 
temperatura aumenta ou diminui. 
Substância a (.10 -5 °C -1 )
Aço 1,1
Concreto 1,2
Alumínio 2,4
Mercúrio 6,0
Gasolina 32
Coeficientes de Dilatação Linear
DILATAÇÃO SUPERFICIAL 
b = coeficiente de dilatação superficial (°C-1) 
DA 
Ao 
TAA DD ..0 b
ab 2
321 AAAA DDDD
Taa DD ..a
)...(.1 TbabaA DDD a
Tbb DD ..a
a
b
0A
aD
1AD
2AD
3AD
bD
)...(.2 TababA DDD a
baA DDD .3
2
3 )..(. TbaA DD a
TATbaA DDD ...2....2 0 aa
TAA DD ..0 b
ab .2
)..).(..(3 TbTaA DDD aa
?21 AA DD
DILATAÇÃO VOLUMÉTRICA 
g = coeficiente de dilatação volumétrica (°C-1) 
Vo 
DV 
ag 3
TVV DD ..0 g
Junta de Dilatação 
Os trilhos de uma 
ferrovia se dilatam 
em um dia de calor, 
a ponto de se 
retorcerem. 
Junta de Dilatação 
 Nas arquibancadas de estádios de futebol 
existem as juntas de dilatação para 
evitar danos à estrutura. 
 Os fios da rede elétrica nos países mais 
frios se rompem com mais facilidade devido 
a sua tendência de encolhimento; 
Lâmina Bimetálica 
alatão > aferro 
Nos disjuntores 
encontrados nos 
padrões da CEMIG 
existem lâminas 
bimetálicas, que ao 
aquecerem de forma 
excessiva tomam a 
forma ao lado, 
desarmando as chaves. 
Uma lâmina bimetálica, em geral em 
forma de espiral, pode ser usada em 
termostato, termômetro etc. 
LÂMINA BIMETÁLICA 
O que acontece com o furo de uma chapa 
ao aquecê-la? 
B A 
B 
A 
Se a porca estiver apertada o que deve ser 
feito para afrouxá-la? 
Aquecer a porca e/ou esfriar o parafuso. 
Aquecer Esfriar 
Duas barras de metais diferentes foram 
coladas. Qual a disposição final da lâmina 
bimetálica se ela for aquecida? 
A B 
aA > aB a) b) c) d) 
Resposta: alternativa B 
Duas barras de metais diferentes foram 
coladas. Qual a disposição final da lâmina 
bimetálica se ela for esfriada? 
A B 
aA > aB a) b) c) d) 
Resposta: alternativa A 
Estime a dilatação, em cm, de uma ponte 
Ponte de Aço entre o Inverno e o Verão. 
DL = 0,60 m 
DL = 1000 . 1,0.10-5 . 60 
DL = 60 cm 
DL = Lo . a . DT 
a = 1,0.10-5 °C-1 
Lo = 1000 m 
To = -10 °C 
T = +50 °C 
Dados: 
Resolução: 
Estime a variação do volume da gasolina ao 
longo do dia no tanque cheio de um carro. 
DV = 0,96 L 
a = 32.10-5 °C-1 
Vo = 50 L = 5,0 . 10-2 m³ 
Tnoite = 15 °C Ttarde = 35 °C 
DV = 5,0.10-2 . 9,6.10-4 . 20 
DV = Vo . g . DT 
g  3.a g = 9,6.10-4 °C-1 
DV  1,0 L 
Que Absurdo !!! 
Dilatação Anômala da Água 
Ao contrário da maioria dos materiais, 
a água, ao ser aquecida entre 0 e 4°C, 
tem seu volume reduzido. T = 3,98°C 
Razão: Ligações de Hidrogênio 
Ao aumentar a temperatura, a 
partir de 0°C, as Ligações de 
Hidrogênio começam a se romper, 
havendo uma aproximação entre as 
moléculas. 
De 0 a 4°C, esse efeito é maior que o 
produzido pela agitação das moléculas. O 
mesmo não ocorre acima de 4°C. 
Dilatação Anômala da Água 
Por quê tem gelo apenas na superfície da água? 
Considerando uma temperatura ambiente inicial 
de 20ºC, a medida em que a temperatura 
ambiente vai diminuindo a água se torna mais 
densa. Porém, quando atingir +4ºC, e a 
temperatura continuar diminuindo, a densidade 
passa a diminuir. Com isso a água da 
superfície não mais descerá para o fundo 
(deixará de haver as correntes de convecção). 
Se a temperatura continuar reduzindo a água 
da superfície continua esfriando 
(permanecendo na região superior) e 
posteriormente solidificando. 
Por quê tem gelo apenas na superfície da água?