7.3 Dilatações
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7.3 / DILATAÇÃO TÉRMICA
Definição de Calor: Calor é energia térmica em trânsito motivada por uma
diferença de temperatura, sendo sempre transferida do meio mais quente para o
meio mais frio.
Condutividade Térmica
DILATAÇÃO TÉRMICA DE SÓLIDOS E LÍQUIDA
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).
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.
Podemos estar interessados em uma única dimensão do sólido. Nesse caso,
temos a dilatação Linear (ΔL).
Exemplos Dilatação Linear
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 .
Exemplo: Dilatação Superficial
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:
RELAÇÃO ENTRE COEFICIENTES:
Exemplo: Dilatação Volumétrica
DILATAÇÃO DA ÁGUA
A maioria dos líquidos se dilatam com o aumento da temperatura e se
contraem com a redução da temperatura, mas a ÁGUA constitui uma anomalia
do comportamento geral entre 0ºC e 4ºC, vejamos:
Entretanto, a água, ao ser aquecida de 0ºC e 4ºC, contrai-se, constituindo-se 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 consequência disso, entre as
moléculas, formam-se grandes vazios, aumentando o volume externo (aspecto macroscópico).
Quando a água é aquecida de 0ºC e 4ºC, as ponte de hidrogênio rompem-se e as moléculas passam
a ocupar os vazios existentes, provocando, assim, uma contração. Portanto, no intervalo de 0ºC e
4ºC, ocorre, excepcionalmente, uma diminuição de volume. Mas, de 4ºC e 100ºC, a água dilata-se
normalmente.
Os diagramas abaixo ilustram o comportamento do volume e da densidade em função da
temperatura.
Então, a 4ºC, 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.