05-11-2015
DILATAÇÃO TÉRMICA
Professor Paulo Christakis, M.Sc.
Professor de Ciências – Física
05-11-2015
INTRODUÇÃO
Elevando-se a temperatura de um corpo, geralmente,
suas dimensões aumentam devido ao aumento da
distância média entre as partículas que o constituem.
Este fenômeno é chamado de dilatação térmica.
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OBS: Diminuindo-se a temperatura ocorre a contração
térmica.
Os fios elétricos entre os postes nas ruas e entre as
torres das linhas de alta tensão, ao serem instalados,
não são esticados. Esse procedimento visa a evitar que,
no inverno, com a queda de temperatura, a contração
térmica possa esticar esses fios a ponto de se
romperem.
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DILATAÇÃO LINEAR(Δℓ): é o acréscimo de
comprimento quando eleva-se a temperatura de um
corpo.
OBS: Quanto menor o coeficiente de dilatação térmica
de um corpo, maior será sua resistência ao choque
térmico (grande variação de temperatura), pois menor
será sua dilatação térmica.
Exemplo: O Pyrex tem maior resistência ao choque
térmico do que o vidro comum por apresentar menor
coeficiente de dilatação térmica.
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JUNTA DE DILATAÇÃO → É o espaço deixado entre os
segmentos de uma construção para permitir a livre
dilatação do material, devido ao aumento de
temperatura.
As ferrovias, pontes, viadutos e grandes construções são
feitos em segmentos, com um espaço entre eles (junta
de dilatação) para permitir a livre dilatação do material
quando a temperatura aumentar. Assim, os trilhos da
ferrovia não entortam e o concreto das construções não
racha.
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DILATAÇÃO SUPERFICIAL (ΔA) → é o acréscimo de
área quando eleva-se a temperatura de um corpo .
Nas calçadas, separam-se as placas de cimento por um
espaço vazio ou ripas de madeira ou varas de plástico,
que “absorvem” eventuais dilatações das placas,
impedindo que elas se rachem.
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OBS: Elevando-se a temperatura de uma chapa com
orifício, o orifício se dilata juntamente com a chapa, pois
ele se comporta como se fosse constituído do mesmo
material da chapa.
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DILATAÇÃO VOLUMÉTRICA OU CÚBICA(ΔV): é o
acréscimo de volume quando eleva–se a temperatura de
um corpo.
DILATAÇÃO DOS LÍQUIDOS
Quando eleva–se a temperatura de um líquido contido
num recipiente, tanto o líquido quanto o recipiente
dilatam–se.
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Anomalia da água
As moléculas de H2O apresentam uma ligação chamada
“ligações de hidrogênio – antigamente chamada
ponte de hidrogênio”, onde o hidrogênio interage com
uma outra molécula de H2O. As figuras abaixo mostram a
disposição assumida pelas moléculas de H2O, no gelo e
na água, e a presença de muitas ligações de hidrogênio
na estrutura do gelo.
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No gelo, a presença de muitas ligações de hidrogênio
deixa a estrutura expandida e bastante porosa.
Observou-se experimentalmente que elevando-se a
temperatura da água de 00C até 40C seu volume
diminui, pois ocorre um rompimento nas ligações de
hidrogênio,
provocando
uma
aproximação
das
moléculas. Porém, acima de 40C o volume da água
volta a aumentar, ou seja, a anomalia da água ocorre
somente no intervalo de 00C a 40C.
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Um lago não congela completamente porque a água
próxima ao gelo, a 0 0C, possui menor densidade,
mantendo-se na parte superior do lago e a água no
fundo, a 4 0C, possui maior densidade, mantendo-se na
parte inferior. Contribui também para esse fenômeno o
fato de o gelo ser menos denso que a água e isolante
térmico.