Dilatacao termica ( teoria exercicios)

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Dilatação térmica – Exemplos práticos – física II – Professor Wagner.
O problema nos trilhos de trem da fotografia anterior seria evitado se existissem os intervalos de dilatação ao longo do trilho.
A grande variação de temperatura, durante um incêndio, provocou a deformação dos trilhos de uma estrada de ferro, apesar da existência de juntas de dilatação.
Nessa fotografia muito antiga, os trilhos do trem dilataram por causa do calor e acabaram entortando.
O fechamento de potes de
conserva visa manter o produto íntegro e pode ser feito mediante baixas pressões ou materiais selantes. Para abri-lo, que tal dilatar a tampa, já que esse material possui um coeficiente de dilatação bem maior que o vidro?
Para que a dilatação de uma ponte se faça livremente, ela é apoiada sobre rolos.
 Estradas de ferro e viadutos apresentam vãos entre trechos consecutivos de trilhos, plataformas ou blocos de concreto, para permitir sua dilatação em dias mais quentes e assim evitar seu retorci mento ou colapso.
Quando objetos (não precisam ser necessariamente metálicos) são aquecidos, a energia interna dos átomos é aumentada. Como resultado, estes passam a vibrar com mais intensidade, deslocando-se em torno de uma posição média, aumentando dessa forma suas dimensões. Este aumento das dimensões é o que se chama dilatação. 
Objetos reais sofrem dilatação volumétrica. Mas para algumas aplicações a dilatação volumétrica pode ser tratada como linear ou superficial. 
Dilatação linear ocorre em uma única dimensão. 
Dilatação superficial ocorre em duas dimensões, ou seja, em um plano.
Dilatação volumétrica ocorre em três dimensões, ou seja, no espaço.
Dilatação linear
ΔL representa o quanto o corpo aumentou seu comprimento;
Lo = comprimento inicial do corpo;
α  =  coeficiente de dilatação linear (depende do material); 
ΔT = variação da temperatura (T – To). 
Vale destacar que o coeficiente de dilatação linear (α) é um número tabelado e depende de cada material.  Com ele podemos comparar qual substância dilata ou contrai mais do que outra.  Quanto maior for o coeficiente de dilatação linear da substância mais facilidade ela terá para aumentar seu tamanho, quando esquentada, ou diminuir seu tamanho, quando esfriada. A definição matemática de α é dada por:
A unidade de medida é oC-1. Outra coisa interessante de notar é que, se soubermos o valor do coeficiente de dilatação linear (α) de uma determinada substância, poderemos também saber o valor do coeficiente de dilatação superficial (β) e o coeficiente de dilatação volumétrica (γ) da mesma. Eles se relacionam da seguinte maneira: 
β = 2α  e  γ = 3α 
Dilatação superficial
ΔA representa o quanto o corpo aumentou sua área;
Ao = área inicial do corpo;
β =  coeficiente de dilatação superficial (depende do material);
ΔT = variação da temperatura (T – To).
Dilatação volumétrica
ΔV representa o quanto o corpo aumentou seu volume;
Vo = volume inicial do corpo;
γ  =  coeficiente de dilatação volumétrica (depende do material);
ΔT = variação da temperatura (T – To);
Observações:  
ΔL, ΔA  ou  ΔV  positivos significa que a substância aumentou suas dimensões;
ΔL, ΔA  ou  ΔV  negativos significa que a substância diminuiu suas dimensões.
Veja, na página seguinte, algumas tabelas para coeficientes de dilatação linear e, também, a dilatação volumétrica de alguns líquidos.
Problemas
1 - Uma barra de ferro, coeficiente de dilatação linear 12·10 −6 °C −1, possui um comprimento de 15 m a 20°C, se a barra é aquecida até 150°C, determine:
A dilatação sofrida pela barra;
O comprimento final da barra.
2 - Uma placa quadrada de alumínio tem uma área de 2 m 2 a 50 °C, se a placa é resfriada até 0 °C sua área varia de 0,0044 m 2. Determine os coeficientes de dilatação superficial e linear do alumínio.
3 - Um recipiente possui volume interno de 1 litro a 20 °C, o recipiente é então aquecido até 100 °C. Determine o volume interno desse recipiente depois de aquecido sabendo que o coeficiente de dilatação linear do material é de 15·10 −6 °C −1.
4 - Um recipiente está completamente cheio com 125 cm3 de mercúrio a temperatura de 20°C. O coeficiente de dilatação médio do mercúrio é de 180·10− 6 oC− 1 e o coeficiente de dilatação linear do vidro é de 9·10− 6 oC− 1. Determinar o volume de mercúrio que extravasa quando a temperatura passa para 28°C.
Leva em conta todas as outras.