A dilatação superficial ocorre quando duas dimensões, como o comprimento e a largura, apresentam alterações consideráveis quando o corpo é submetido a variações de temperatura. A expressão matemática da variação de área (SA) é análoga à da dilatação linear, com mudança apenas no coeficiente de dilatação do material. É possível demonstrar que o coeficiente de dilatação superficial (d) é igual a 2 vezes o coeficiente de dilatação linear (a). A interpretação física é que cada dimensão apresenta dilatação independente das outras. Já a dilatação volumétrica ocorre quando todas as dimensões do sólido sofrem dilatações mensuráveis após aquecimento. A expressão matemática da variação de volume (SV) segue a mesma lógica das anteriores, e o coeficiente de dilatação volumétrica (D) é aproximadamente igual a 3 vezes o coeficiente de dilatação linear (a).
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