Dilatação Térmica
Capítulo 3
Prof. André Luiz Retek
Fonte: Os fundamentos da Física – Ramalho, Nicolau, Toledo. Ed. Moderna
Dilatação dos Corpos
Os corpos ao sofrerem variação na sua temperatura, tem suas dimensões alteradas
devido a variação na agitação das moléculas.
O que acontece com um corpo quando aumentamos a sua temperatura?
O que acontece com um corpo quando diminuímos a sua temperatura?
Dilatação Linear
Em algumas situações, nos preocuparemos apenas com a variação no comprimento
de um corpo, neste caso, utilizaremos a dilatação linear.
Por que os corpos sofreram diferentes variações no seu comprimento?????
Existem duas possibilidades: materiais diferentes e a variação de temperatura!!!!
Portanto, duas barras de mesmo material ao sofrerem a mesma temperatura,
apresentam a mesma variação no comprimento??????
NÃO!!!!!
Então, qual seria outro fator responsável por isso???
O comprimento inicial!!!!!!!!
Δl
l0
l
Δl = l - l0
Δl = l0 α Δθ
l0 = 100 cm
θ0 = 0 ºC
θ = 50 ºC
α = 15.10-6 ºC-1
Δl = l0 α Δθ
Δl =100.15.10-6.50
Δl = 0,075 cm
l = l0 + Δl
l = 100 + 0,075
l = 100,075 cm
ΔlA = l0A αA ΔθA
a)
4 = 100. αA.100
αA = 4.10-4 ºC-1
ΔlB = l0B αB ΔθB
2 = 100. αB.100
αB = 2.10-4 ºC-1
ΔlA - ΔlB = 4
2.10-2. Δθ = 4
l0A αA Δθ - l0B αB Δθ = 4
Δθ = 200
b)
100. 4.10-4. Δθ – 100. 2.10-4. Δθ = 4
4.10-2. Δθ – 2.10-2. Δθ = 4
Dilatação Superficial
Em algumas situações, nos preocuparemos apenas com a variação na área de um
corpo, neste caso, utilizaremos a dilatação superficial.
Δl
A0
A
ΔA= A - A0
ΔA = A0 β Δθ
β = 2α
A0 = 900 cm2
θ0 = 10 ºC
A=?
θ = 60 ºC
α = 27.10-6 ºC-1
ΔA = A0 β Δθ
ΔA = A0 2α Δθ
β = 2α
ΔA = 900.2.27.10-6.50
ΔA = 2,43 cm2
A = ΔA + A0
A = 2,43 + 900
A = 902,43 cm2
Dilatação Volumétrica
Em algumas situações, nos preocuparemos apenas com a variação no volume de um
corpo, neste caso, utilizaremos a dilatação volumétrica.
V
V0
ΔV= V - V0 ΔV = V0 γ Δθ
γ = 3α
θ0 = 0 ºC
V0 = 100 l
θ =?
ΔV= 0,405 l
α = 27.10-6 ºC-1
ΔV = V0 γ Δθ
γ = 3α
ΔV = V0 3α Δθ
0,405 = 100 .3. 27.10-6 .Δθ
405.10-3 = 81.10-4 .Δθ
Δθ = 50 ºC
θ = Δθ + θ0
θ = 50 + 0 = 50 ºC
Dilatação dos Líquidos
Leitura final 70 ml
Leitura inicial 50 ml
O que acontece se aumentarmos a temperatura do recipiente????
Qual foi a variação de volume sofrida pelo líquido?????
ΔV = V – V0 = 70 - 50 = 20 ml
Certo????
ERRADO!!!! Por quê?????
Porque o recipiente também sofre variação no seu volume.
Dilatação dos Líquidos
ΔV = ΔVaparente + ΔVfrasco
ΔV = ΔVap + ΔVf
V0 γ Δθ = V0 γap Δθ + V0 γf Δθ
γL = γap + γf
V0 = 50 cm3
ΔVf = V0 γ Δθ
θ0 = 28 ºC
γ=
180.10-6
γ = 3α
ΔVf = V0 3α Δθ
ºC-1
ΔVf = 50.3.9.10-6.20
αf = 9.10-6 ºC-1
ΔVf = 0,027 cm3
θ = 48 ºC
ΔV = V0 γ Δθ
ΔV = 50.180.10-6.20
ΔV = 0,18 cm3
ΔV = ΔVap + ΔVf
0,18 = ΔVap + 0,027
Δvap = 0,153 cm3