FÍSICA
INTRODUÇÃO
De um modo geral, quando aumentamos a
temperatura de um corpo (sólido ou líquido), aumentamos a agitação das partículas que formam esse corpo. Isso causa um
afastamento entre as partículas, resultando em aumento nas dimensões do corpo
(dilatação térmica). Por outro lado, uma
diminuição na temperatura de um corpo
acarreta uma redução em suas dimensões
(construção térmica).
Na construção civil, por exemplo,
para prevenir possíveis trincas e
rupturas por causa da dilatação
térmica dos materiais, utilizam-se
as " folgas", chamadas de juntas
de dilatação.
ÍNDICE
• Dilatação Linear
• Dilatação Superficial
• Dilatação Volumétrica
• Coeficientes
• Fórmulas
• Dilatação dos Líquidos
• Dilatação da Água
DILATAÇÃO
LINEAR
• Embora a dilatação de um sólido ocorra
em todas as dimensões, pode predominar
a dilatação de apenas uma das suas
dimensões sobre as demais. Ou, ainda,
podemos estar interessados em uma única
dimensão do sólido. Nesse caso, temos a
dilatação Linear ( DL ).
• Exemplos: trilho da linha férrea, fio de
alta tensão, viga de prédio, etc.
20 oC
100 oC
DILATAÇÃO
SUPERFICIAL
• A dilatação superficial corresponde à
variação da área de uma placa quando
submetida
a
uma
variação
de
temperatura.
As
figuras
abaixo
representam uma placa retangular à
temperatura To e à temperatura T > To .
• Exemplos: piso de uma calçada, placa
metálica, etc.
• Ocorre também nos objetos circulares
(exemplo: anéis).
20 oC
100 oC
DILATAÇÃO
VOLUMÉTRICA
• Neste tipo de dilatação, vamos
considerar a variação de volume,
isto é, a dilatação nas três
dimensões do sólido (comprimento,
largura e altura). Veja o exemplo do
quadro abaixo:
• Exemplos: caixa de água de um
prédio, caixa de sapato, objetos
cilíndricos, etc.
20
oC
100 oC
20 oC
100 oC
COEFICIENTES
• coeficiente da dilatação linear.
• coeficiente da dilatação superficial.
•
coeficiente da dilatação volumétrica.
3

2 =  3 =   =
2
FÓRMULAS
DILATAÇÃO LINEAR
DL = Lo .  . D
L - Lo = Lo .  . D
L = DL + Lo
DILATAÇÃO
SUPERFICIAL
DS = So .  . D
S - So = So .  . D
S - So = So . 2  . D
S = DS +So
DILATAÇÃO
VOLUMÉTRICA
DV = Vo .  . D
V - Vo = Vo .  . D
V - Vo = Vo . 3  . D
V = DV + Vo
Os sólidos têm forma própria e volume
definido, mas os líquidos têm somente
volume definido. Assim o estudo da
dilatação térmica dos líquidos é feita
somente em relação á dilatação
volumétrica. Esta obedece a uma lei
idêntica á dilatação volumétrica de um
sólido , ou seja , a dilatação volumétrica
de um líquido poderá ser calculada pelas
mesmas
fórmulas
da
dilatação
volumétrica
dos
sólidos.
Veja na tabela abaixo, o coeficiente
de dilatação de alguns líquidos,
o
-1
medido em C
Água
1,3 . 10-4
Mercúrio
1,8 . 10-4
-4
Glicerina
4,9 . 10
Benzeno
10,6 . 10-4
Álcool etílico 11,2 . 10-4
Acetona
14,9 . 10-4
-4
Petróleo
10 . 10
Como os líquidos não
apresentam forma própria, só
tem significado o estudo de
sua dilatação volumétrica. Ao
estudar a dilatação dos líquidos
tem de se levar em conta a
dilatação do recipiente sólido
que o contém. .
De maneira geral, os líquidos
dilatam-se sempre mais que os
sólidos ao serem igualmente
aquecidos.
No aquecimento de um líquido
contido num recipiente, o líquido
irá, ao dilatar-se juntamente com
o recipiente, ocupar parte da
dilatação sofrida pelo recipiente,
além de mostrar uma dilatação
própria, chamada dilatação
aparente.
A dilatação aparente é aquela
diretamente observada e a
dilatação real é aquela que o
líquido sofre realmente.
• A dilatação aparente do líquido
é igual ao volume que foi
extravasado.
A dilatação real do líquido é
dada pela soma da dilatação
aparente do líquido e da
dilatação volumétrica sofrida
pelo recipiente.
DILATAÇÃO
DA
ÁGUA
Em países onde os invernos são rigorosos,
muitas pessoas deixam suas torneiras
gotejando para não permitir que a água
contida no encanamento se congele, devido ao
pequeno fluxo, e os canos arrebentem. Do
mesmo modo, nas encostas rochosas desses
países, com a chegada do inverno, as águas
que se infiltraram nas rachaduras congelamse e aumentam de volume, provocando um
desmoronamento.
Em regra geral, ao se elevar a
temperatura de uma substância,
verifica-se uma dilatação térmica.
Entretanto, a água, ao ser aquecida
de 00 C a 40 C, contrai-se, constituindose uma exceção ao caso geral. Esse
fenômeno pode ser aplicado da
seguinte maneira:
No estado sólido , os átomos de oxigênio,
que são muito eletronegativos, unem-se
aos átomos de hidrogênio através da
ligação denominada ponte de hidrogênio.
Em conseqüência disso, entre as
moléculas, formam-se grandes vazios,
aumentando o volume externo (aspecto
macroscópico).
Os diagramas a seguir
ilustram o comportamento
do volume e da densidade em
função da temperatura.
Então, a 4o C, tem-se o menor volume para a água
e, consequentemente, a maior densidade da água no
estado líquido.
Observação:
A densidade da água no estado sólido ( gelo ) é
menor que a densidade da água no estado líquido.
Um fio metálico tem 100 m de comprimento e
coeficiente de dilatação linear igual a 17 . 10-6 oC-1.
Qual a variação de comprimento desse fio, quando a
temperatura varia 10o C ?
Solução:
•DL = Lo .  . Dt
•DL = 100 . 0,000017 . 10
DL = 0,017 m ou 17 mm