Ciências da Natureza e suas
Tecnologias - Física
Ensino Fundamental, 9ª Série
DILATAÇÃO TÉRMICA
Física , 2ª Série
Dilatação Térmica
Expansão das Moléculas
É importante que saibamos o que são temperatura e calor.
• Temperatura: é a medida do grau de agitação das moléculas;
• Calor: é a troca de energia causada exclusivamente por uma
diferença de temperatura.
Imagem: SEE-PE
Física , 2ª Série
Dilatação Térmica
Dilatação Térmica
Definição
Em física, dilatação térmica é o nome que se
dá ao crescimento das dimensões de um corpo,
ocasionado pelo aumento de sua temperatura.
Física , 2ª Série
Dilatação Térmica
Para pensar melhor...
• Como facilitar a abertura da tampa de um vidro
de azeitonas ?
• A tampa de metal e o vidro sofrerão alterações
quando aquecidas?
• Como esse fenômeno pode ser explicado
fisicamente?
Física , 2ª Série
Dilatação Térmica
Imagem: Powerkites16 / [email protected] / Public Domain.
Você já observou os trilhos em uma estrada de
ferro?
Física , 2ª Série
Dilatação Linear
Os fios de telefone ou luz,
expostos ao Sol, variam
suas temperaturas, fazendo
com que o fio se estenda
de um comprimento inicial
(Lo) para um comprimento
final (L), aumentando assim
sua curvatura.
Imagem: Hugh Venables /
Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic.
Física , 2ª Série
Dilatação Linear
Dilatação Linear
Ocorre quando o corpo sofre expansão em uma dimensão
A dilatação do fio
depende de três fatores:
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor
Desconhecido.
• da substância da qual
é feito o fio;
• da variação de
temperatura sofrida pelo
fio;
• do comprimento inicial
do fio.
Física , 2ª Série
Dilatação Linear
EQUAÇÃO DA DILATAÇÃO LINEAR
∆L = Lo.α.∆T
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
Física , 2ª Série
Dilatação Linear
• ∆L é variação de comprimento do fio, ou seja, ∆L = Lf – Lo;
• Lo é o comprimento inicial;
• Lf é o comprimento final;
• α é o coeficiente de dilatação linear, uma característica da
substância. Sua unidade é o °C-1;
• ∆T é a variação de temperatura, ou seja, ∆T = Tf - To, onde To
representa a temperatura inicial do fio e Tf a temperatura
final.
Física , 2ª Série
Dilatação Superficial
Dilatação Superficial
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
A expansão ocorre nas suas
duas dimensões lineares, ou
seja, na área total do corpo.
• Há corpos que
podem ser
considerados
bidimensionais, pois
sua terceira
dimensão é
desprezível, frente
às outras duas, por
exemplo, uma chapa
(1).
Física , 2ª Série
Dilatação Superficial
Vemos uma chapa retangular que, ao ser
aquecida, teve toda a sua superfície
aumentada, passando de uma área inicial (Si) a
uma área final (Sf). Ou seja, a variação da área
de superfície S pode ser escrita por (2):
∆S= Sf – Si
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem
de Autor Desconhecido.
Física , 2ª Série
Dilatação Superficial
A dilatação superficial, analogamente à dilatação
linear, depende:
• da variação de temperatura sofrida pelo corpo;
• da área inicial;
• do material do qual é feito o corpo. O coeficiente
utilizado neste caso, é o de dilatação superficial β,
que equivale a duas vezes o coeficiente de dilatação
linear, isto é: β = 2α. Sua unidade também é o °C-1 (3).
Física , 2ª Série
Dilatação Superficial
EQUAÇÃO DA DILATAÇÃO SUPERFICIAL
∆S = β.Si.∆T
• ∆S é a dilatação superficial
ou o quanto a superfície
variou;
• β é o coeficiente de
dilatação superficial;
• Si é a área inicial;
• ∆T é a variação de
temperatura (4).
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
Física , 2ª Série
Dilatação Volumétrica
Dilatação Volumétrica
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de
imagem de Autor Desconhecido.
A grande maioria dos corpos sólidos possui três
dimensões: altura, comprimento e espessura.
Quando aquecido, o sólido sofre expansão em
cada uma delas, resultando em um aumento no
volume total do corpo (7).
Física , 2ª Série
Dilatação Volumétrica
EQUAÇÃO DA DILATAÇÃO VOLUMÉTRICA
De forma similar aos casos anteriores, temos a proporcionalidade entre:
• variação da dimensão;
• dimensão inicial;
• variação da temperatura.
Imagem: SEE-PE, redesenhado
a partir de imagem de Autor
Desconhecido.
Adicionando-se um coeficiente que depende do material do qual o sólido
é formado, garantimos a relação entre os termos da equação da
dilatação volumétrica .
Física , 2ª Série
Dilatação Volumétrica
Assim, obtém-se:
ΔV= γ Vi ΔT
Onde:
• ΔV = Vf – Vi é a variação do volume;
• Vi é o volume inicial;
• ΔT = T – To é a variação da temperatura;
• γ é o coeficiente de dilatação volumétrico;
3α para uma mesma substância. Sua unidade
também é o °C-1.
γ=
Física , 2ª Série
Dilatação Térmica
Bibliografia
• Gonçalves Filho, A.; Toscano, C. Física para o
ensino médio. 1. ed. São Paulo:Scipione, 2002.
• Arribas, S. D. Experiências de física na escola.
4. ed. Passo Fundo: Universitária, 1996.
•Sites:
www.if.ufrgs.br/cref/leila/dilata.htm
http://www.brasilescola.com/fisica/dilatacaoliquidos.htm
Tabela de Imagens
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Autoria / Licença
SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de
Autor Desconhecido.
Powerkites16 /
[email protected] / Public
Domain.
Hugh Venables / Creative Commons
Attribution-Share Alike 2.0 Generic.
Link da Fonte
Acervo SEE-PE
Data do
Acesso
08/03/2012
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Railroa 13/03/2012
d_Tracks.jpg
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Energy 08/03/2012
_infrastructure_-_geograph.org.uk__1080396.jpg
7, 8, 10, SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Acervo SEE-PE
08/03/2012
11, 13, 14, Autor Desconhecido.
16, 18 e
19
21
Vlieg / Public Domain.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Waterd 08/03/2012
ruppel_op_blad.JPG
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Jorge Barrios / Public Domain.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Glass_o 08/03/2012
f_Water.JPG
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23
08/03/2012
Autor Desconhecido.
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2.5 Generic.
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08/03/2012
Autor Desconhecido.