Dilatação Linear

Prévia do material em texto

O que é dilatação térmica linear? QUE É?
A dilatação térmica linear é a variação de comprimento que ocorre quando um corpo é submetido a uma elevação de temperatura.
Quando um corpo sofre aumento de temperatura, as moléculas que o constituem recebem energia e ficam agitadas, causando um aumento nas dimensões do objeto. Esse fenômeno é conhecido como dilatação térmica. Analogamente, quando se esfria um corpo, sua energia diminui e a agitação molecular também, causando redução em suas dimensões, o que é conhecido como contração térmica.
A dilatação térmica pode ser classificada de três formas: linear, superficial e volumétrica.
Dilatação térmica linear
Quando a variação de temperatura de um corpo modificar a distância entre dois pontos, ocorre a dilatação térmica linear, que pode ser uma variação no comprimento de uma barra, no raio de uma esfera, na diagonal de um cubo ou de um quadrado, entre outras.
Como exemplo, considere uma barra de ferro de comprimento L0 com temperatura inicial Ti. Ao aumentar sua temperatura para Tf , o comprimento será aumentado para L. Observe a figura:
Diagrama demonstrando a dilatação térmica linear causada pelo aumento de temperatura
A variação de temperatura (ΔT) é a diferença entre a temperatura final e a inicial:
ΔT = Tf - Ti
A dilatação térmica linear (ΔL) produzida por essa variação de temperatura é a diferença entre o comprimento final L e o comprimento inicial L0:
Δ L = L - L0
Essa dilatação sofrida pela barra é proporcional à variação de temperatura e ao comprimento inicial da barra, sendo assim, ela também pode ser calculada com a Lei da Dilatação Térmica Linear pela fórmula:
Δ L = α . L0 . Δ T
A constante de proporcionalidade α é denominada coeficiente de dilatação térmica linear do material que constitui a barra. Sua unidade de medida é o grau Celsius recíproco, sendo representada por ºC -1. Essa grandeza assume valor diferente para cada tipo de material, representando a dilatação térmica linear para cada unidade de comprimento e para cada unidade de variação de temperatura.
Não pare agora... Tem mais depois da publicidade ;)
Veja na tabela a seguir os valores do coeficiente de dilatação térmica linear de algumas substâncias:
	Substância
	Coeficiente (10-6 ºC -1)
	Chumbo
	27
	Alumínio
	25
	Prata
	20
	Silício
	2,6
	Aço
	14
	Ouro
	15
Representação gráfica da dilatação térmica linear
Podemos obter a dilação térmica linear a partir de um gráfico do comprimento em função da temperatura:
Gráfico do comprimento em função da temperatura da dilatação térmica linear 
Podemos relacionar o ângulo φ com a Lei da dilatação térmica linear, uma vez que:
Δ L = α . L0 . Δ T
e
ΔL = α . L0
Δ T           
Sendo φ o coeficiente angular da reta que representa a variação do comprimento com a temperatura, ele é dado por:
tg φ = ΔL 
          Δ T
logo:
tg φ = α . L0
A reta não pode passar pelo ponto 0, uma vez que o comprimento inicial não pode ser igual a zero.
Uma das consequências da dilatação térmica linear pode ser percebida em obras da engenharia, por exemplo, as juntas de dilatação (figura do título) que existem nos trilhos de trem ou nas calçadas. Elas são simplesmente um pequeno espaço vazio deixado em trechos da construção para que a dilatação causada pelas variações de temperatura, como no caso de um incêndio ou até mesmo as variações naturais, não danifique a estrutura das construções. Se essas juntas de dilatação não existissem, qualquer elevação de temperatura poderia causar o entortamento ou a quebra de concreto ou das ferragens.
	Exercícios
1- UDESC/2012) Em um dia típico de verão utiliza-se uma régua metálica para medir o comprimento de um lápis. Após medir esse comprimento, coloca-se a régua metálica no congelador a uma temperatura de -10ºC e esperam-se cerca de 15 min para, novamente, medir o comprimento do mesmo lápis. O comprimento medido nesta situação, com relação ao medido anteriormente, será:
a) maior, porque a régua sofreu uma contração.
b) menor, porque a régua sofreu uma dilatação.
c) maior, porque a régua se expandiu.
d) menor, porque a régua se contraiu.
e) o mesmo, porque o comprimento do lápis não se alterou
2- Marque nas opções abaixo qual grandeza não interfere na dilatação dos sólidos:
a) Natureza do material
b) Comprimento inicial do sólido
c) Variação de temperatura sofrida pelo sólido
d) Tempo em que o sólido fica exposto à fonte de calor.