Dilatação térmica dos sólidos e líquidos

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Dilatação térmica dos sólidos e líquidos
módulo 24
⇢ O aumento da temperatura provoca o afastamento das moléculas de um corpo.
⇢ A contração térmica acontece com a diminuição da temperatura de um corpo.
⇢ Os fenômenos de contração e dilatação térmica podem acontecer com sólidos, líquidos e gases.
Dilatação linear
⇢ A dilatação acontece em todos os sentidos porém, quando somente o comprimento importa, adotamos a dilatação como linear.
ΔL = variação do comprimento(m)
α: coeficiente de dilatação térmica linear (°C-1)
Δθ: variação da temperatura (°C)
Dilatação superficial
ΔA = variação da área (m2)
β: coeficiente de dilatação térmica superficial (°C-1)
Δθ: variação da temperatura (°C)
Dilatação volumétrica
ΔV = variação da voulme (m3)
ℽ: coeficiente de dilatação térmica volumétrica (°C-1)
Δθ: variação da temperatura (°C)
∆V = variação do volume do líquido (cm3, m3, mL, L)
V0 = Volume inicial (cm3, m3, mL, L)
𝛾 = coeficiente de dilatação real (°C-1)
∆θ = variação da temperatura (ºC)
Quando a dilatação do frasco é desprezível
Quando a dilatação do frasco é considerável ou não desprezível
 os líquidos dilatam-se mais que os sólidos nas mesmas condições de aquecimento
∆Vreal = dilatação real do líquido
∆Vaparente = dilatação aparente do líquido
∆Vfrasco = dilatação do frasco
𝛾real = coeficiente de dilatação real do líquido
𝛾aparente = coeficiente de dilatação aparente do líquido.
𝛾frasco = coeficiente de dilatação do frasco
 Dilatação anômala da água
Livro 6, página 367
01. Ufla-MG Um engenheiro, ao projetar a construção de uma ponte, necessita definir a largura das juntas de dilatação, que são espaços deixados entre as lajes de concreto para que elas possam dilatar e contrair sob efeito de alterações climáticas, sem danificar sua estrutura. Sabendo que a variação do comprimento de cada laje é diretamente proporcional ao seu comprimento inicial, à variação de temperatura e ao coeficiente de dilatação térmica linear, o engenheiro decide criar juntas de dilatação de 1 cm de largura. Sabendo, ainda, que cada laje tem 20 m de comprimento e coeficiente de dilatação linear de 10 · 10–6 K–1, a variação máxima de temperatura que essa ponte suportará será 
a. 20 ºC b. 50ºC c. 150 ºC d. 100 ºC
ΔL = 1cm : 100 = 0,01m L0: 20m a: 10 . 10-6 . K-1
ΔL = 1cm : 100 = 0,01m L0: 20m a: 10 . 10-6 . K-1
ΔL = L0 . a . Δθ
0,01 = 20 . 10 . 10-6 . Δθ
0,01 = 200 . 10-6 . Δθ
 _0,01 _ = Δθ
200 . 10-6
0,00005 . 106 = Δθ
50 = Δθ
02. Mackenzie-SP Desertos são locais com temperaturas elevadas, extremamente áridos e de baixa umidade relativa do ar. O Deserto do Saara, por exemplo, apresenta uma elevada amplitude térmica. Suas temperaturas podem ir de –10 ºC até 50 ºC ao longo de um único dia. Uma chapa de ferro, cujo coeficiente de dilatação linear é igual a 1,2·10–5 ºC–1, é aquecida, sendo submetida a uma variação de temperatura que representa a amplitude térmica do Deserto do Saara, no exemplo dado anteriormente. Considerando sua área inicial igual a 5 m2 , o aumento de sua área, em m2 , é de 
a. 2,0 · 10–6 
b. 4,0 · 10–3 
c. 3,6 · 10–3 
d. 7,2 · 10–3 
e. 3,6 · 10–6
ΔS = ?
Δθ = 50 - (-10) 
50 + 10 = 60
a = 1,2 . 10-5
b = 2 . a
b = 2 . 1,2 . 10-5
b = 2,4 . 10-5
ΔS = S0 . b . Δθ
ΔS = 5 . 2,4 . 10-5 . 60
ΔS = 720 . 10-5
ΔS = 7,2 . 10-3 m2
03. UPE Assinale a alternativa que indica o evento da natureza que pode ser observado com coerência pelos estudos de calorimetria e dilatação térmica. 
a. A água, ao passar do estado líquido para o sólido, diminui de volume. 
b. Ao adicionar uma pedra de gelo em um copo preenchido parcialmente por água líquida, o volume total dentro do copo diminui, uma vez que a água tem um comportamento anômalo ao congelar
c. Transferir energia térmica para uma barra de ferro, cujo ponto de fusão é acima de 1 000 ºC, fazendo-a passar de 35 ºC para 50 ºC, não a fará dilatar, por estar muito longe do seu ponto de fusão. 
d. A água aumenta de volume ao solidificar-se. 
e. A variação da dilatação térmica é inversamente proporcional ao tamanho inicial do material, ou seja, quanto menor for o material, maior será sua variação de dilatação ao aquecer.