ESCOLA ESTADUAL DE ENSINO MÉDIO DEMÉTRIO RIBEIRO
DILATAÇÃO TÉRMICA
DOS SÓLIDOS
FÍSICA – 2º ANO – 2015
P R O F. T H A L E S F. M A C H A D O
DILATAÇÃO TÉRMICA DOS SÓLIDOS
Todos os corpos, quando aquecidos, apresentam dilatação térmica
decorrente do aumento da vibração de suas partículas.
Física – Prof. Thales F. Machado
DILATAÇÃO TÉRMICA DOS SÓLIDOS
Física – Prof. Thales F. Machado
DILATAÇÃO TÉRMICA DOS SÓLIDOS
Física – Prof. Thales F. Machado
DILATAÇÃO TÉRMICA DOS SÓLIDOS
Física – Prof. Thales F. Machado
DILATAÇÃO LINEAR
Apenas uma das dimensões (comprimento), apresenta alteração
considerável quando o corpo e submetido a variações de temperatura.
(L = L – Lo)
∆𝑳 = 𝑳𝟎 . 𝜶 . 𝜟𝜽
L
Lo
L
𝑳 = 𝑳𝟎 (𝟏 + 𝜶 . 𝜟𝜽)
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COEFICIENTE DE DILATAÇÃO LINEAR ()
É uma constante de proporcionalidade e seu valor depende da
natureza do material.
𝜟𝑳
𝒎
𝟏
𝜶=
⇒
=
𝑳𝟎 . 𝜟𝜽
𝒎. °𝑪 °𝑪
Notamos que a unidade do coeficiente de dilatação
linear é o inverso da unidade de variação de temperatura,
1/°C = °C-1, denominada grau Celsius recíproco.
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COEFICIENTE DE DILATAÇÃO LINEAR ()
Tabela com valores de coeficiente de
dilatação linear de alguns materiais
Material
Chumbo
Zinco
Alumínio
Latão
Cobre
Aço

(10-5 °C-1)
2,9
2,5
2,2
2,0
1,7
1,2
Material
Ferro
Platina
Vidro comum
Vidro pirex
Ouro
Concreto

(10-5 °C-1)
1,18
0,9
0,9
0,3
1,5
1,2
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EXEMPLO 1
Uma barra de alumínio de 140 cm de comprimento,
inicialmente em uma temperatura de 25 ºC, é submetida ao
aquecimento e sua temperatura se eleva até 175 ºC. Determine:
a) a dilatação sofrida pela barra;
b) o comprimento da barra, após o aquecimento.
Dado: αAl = 2,2 . 10–5 °C–1
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EXEMPLO 2
O gráfico a seguir representa a variação da temperatura de
uma barra metálica em função do comprimento L. Determine o
coeficiente de dilatação linear da barra, em °C-1.
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DILATAÇÃO SUPERFICIAL
A dilatação ocorre em duas dimensões do corpo (o comprimento e a
largura). Se a temperatura de um sólido varia, consequentemente a área de sua
superfície também varia.
(A = A – Ao)
∆𝑨 = 𝑨𝟎 . 𝜷 . 𝜟𝜽
A
Ao
𝑨 = 𝑨𝟎 (𝟏 + 𝜷 . 𝜟𝜽)
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COEFICIENTE DE DILATAÇÃO SUPERFICIAL ()
É uma constante de proporcionalidade e seu valor depende da
natureza do material.
 = 2
Notamos que a unidade do coeficiente de dilatação
superficial é a mesma do coeficiente de dilatação linear, o
inverso da unidade de variação de temperatura, 1/°C = °C-1,
denominada grau Celsius recíproco.
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EXEMPLO 3
Uma placa retangular metálica tem 10 cm de largura e 40 cm
de comprimento, à temperatura de 20 °C. Essa placa é colocada num
ambiente cuja temperatura é de 50 °C. Sabendo que α = 2,3 . 10-5 °C-1,
calcule:
a) a dilatação superficial da placa;
b) a área da placa nesse ambiente.
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EXEMPLO 4
Um anel de ouro apresenta área interna de 5 cm2 a 20 °C.
Determine a dilatação superficial dessa área interna quando o anel é
aquecido a 120 °C. Entre 20 °C e 120 °C, o coeficiente de dilatação
superficial médio do ouro é 3,0 . 10–5 °C–1.
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DILATAÇÃO VOLUMÉTRICA
Ocorre quando todas as dimensões (o comprimento, a largura e a
altura) do sólido sofrem dilatações após o aquecimento.
(V = V – Vo)
∆𝑽 = 𝑽𝟎 . 𝜸 . 𝜟𝜽
V
Vo
𝑽 = 𝑽𝟎 (𝟏 + 𝜸 . 𝜟𝜽)
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COEFICIENTE DE DILATAÇÃO VOLUMÉTRICA ()
É uma constante de proporcionalidade e seu valor depende da
natureza do material.
 = 3
A unidade é a mesma do coeficiente de dilatação
linear e superficial, o inverso da unidade de variação de
temperatura, 1/°C
= °C-1, denominada grau Celsius
recíproco.
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EXEMPLO 5
Um paralelepípedo de uma liga metálica (α = 2 . 10-5 °C-1) tem
arestas que, à 0°C, medem 40 cm, 30 cm e 5 cm. Quanto aumenta seu
volume, em cm3, ao ser aquecido à temperatura de 100°C? Qual é o
volume do paralelepípedo após sofrer a dilatação?
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EXEMPLO 6
Uma peça sólida tem uma cavidade cujo volume vale 8 cm3 a
20 °C. Calcule o volume da cavidade do sólido quando a temperatura
da peça varia para 920 °C. O coeficiente de dilatação linear do sólido
(1,2 . 1056 °C–1) pode ser considerado constante
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OBSERVAÇÕES
I.
Tendo em vista que o coeficiente de dilatação
superficial  é o dobro do coeficiente de dilatação linear
 ( = 2) e que o coeficiente de dilatação volumétrica 
é o triplo do coeficiente de dilatação linear  ( = 3),
podemos relacionar os três coeficientes do seguinte
modo:
𝜶
𝜷 𝜸
= =
𝟏
𝟐 𝟑
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OBSERVAÇÕES
II.
Há materiais que apresentam
valores
baixos
para
os
coeficientes de dilatação, como
o vidro “pirex”. Tendo por isso
aplicações
práticas
cujo
coeficiente de dilatação é bem
menor que o vidro comum, faz
com que esse material suporte
grandes
variações
de
temperatura
sem
sofrer
rachaduras ou trincamentos.
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OBSERVAÇÕES
III. Existem ainda materiais com
coeficientes de dilatação
negativo, como a borracha
vulcanizada. Tais materiais se
contraem
quando
a
temperatura aumenta.
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