2º Ano - Ensino Médio - Noturno - Física - Luz, Som e Calor.

DILATAÇÃO TÉRMICA DOS SÓLIDOS 

O aumento da temperatura de um corpo pode aumentar suas dimensões, assim como o resfriamento pode diminuir suas dimensões, essa alteração nas dimensões dos objetos causado pela variação da temperatura é chamada dilatação térmica. A estrutura interna de um sólido é constituída por átomos que vibram constantemente e o aumento da temperatura faz com que os átomos oscilem mais rapidamente, se afastando cada vez mais, uns dos outros. Materiais sólidos com estrutura atômica ordenada, denominada estrutura cristalina, possuem maior facilidade em conduzir calor através do aumento das vibrações da rede. A dilatação térmica dos sólidos é dividida em três partes, de acordo com as dimensões do corpo: dilatação linear, dilatação superficial e dilatação volumétrica. 

Os corpos, tanto no estado sólido quanto nos estados líquido ou gasoso, se dilatam. Em corpos no estado sólido a dilatação pode ser pouco perceptível, mas podem interferir de maneira significativa em projetos de construção de estruturas como pontes, linhas de trem, telhados, etc. Na construção civil, as juntas de expansão são recursos utilizados para permitir a dilatação de viadutos, prédios e rodovias de concretos, assim como fendas e espaçamentos. 

DILATAÇÃO LINEAR 

A dilatação térmica ocorre nas três dimensões do corpo, comprimento, largura e altura. No entanto, o formato do corpo pode favorecer a dilatação em apenas uma ou duas dessas dimensões. Por exemplo, na dilatação em trilhos de uma linha de trem em que as dimensões largura e altura dos trilhos são muito menores comparadas ao comprimento destes, as dilatações volumétrica e superficial podem ser desprezadas. Deste modo, a dilatação mais importante é a que ocorre no comprimento dos trilhos e é chamada dilatação linear (∆L). Essa dilatação depende também da variação de temperatura à qual o material é submetido e pode ser determinada pela seguinte expressão:

COEFICIENTE DE DILATAÇÃO LINEAR 

Substâncias diferentes dilatam-se de maneiras diferentes. As forças que ligam os átomos e moléculas variam de substância para substância, fazendo com que um material possa sofrer maior dilatação que outro. Essa propriedade de dilatação, característica do material, é determinada pelo coeficiente de dilatação linear. Por exemplo, o coeficiente de dilatação linear do zinco é 64.10-6 °C-1 e do ferro é 12.10-6 °C-1. Sendo assim, o zinco possui maior dilatação que o ferro, mesmo quando submetidos à mesma variação de temperatura.

PARA SABER MAIS...

 

ATIVIDADES 

01 – Uma bobina contendo 2000 m de fio de cobre medido num dia em que a temperatura era de 35 °C. Se o fio for medido de novo em um dia em que a temperatura seja 10 °C esta nova medida indicará (dado o coeficiente de dilatação linear do cobre α = 1,6 x 10-5 °C-1: 

A) 0,8 m a menos. 

B) 0,8 m a mais. 

C) 2000 m. 

D) 20 m a menos. 

E) 20 mm a mais.

02 – (UDESC/2012) Em um dia típico de verão utiliza-se uma régua metálica para medir o comprimento de um lápis. Após medir esse comprimento, coloca-se a régua metálica no congelador a uma temperatura de -10 °C e esperam-se cerca de 15 min para, novamente, medir o comprimento do mesmo lápis. O comprimento medido nesta situação, com relação ao medido anteriormente, será: 

A) maior, porque a régua sofreu uma contração. 

B) menor, porque a régua sofreu uma dilatação. 

C) maior, porque a régua se expandiu. 

D) menor, porque a régua se contraiu. 

E) o mesmo, porque o comprimento do lápis não se alterou. 

03 – Uma barra de ferro, coeficiente de dilatação linear 12 x 10−6 °C−1, possui um comprimento de 15 m a 20 °C, se a barra é aquecida até 150 °C, determine: 

A) A dilatação sofrida pela barra. 

B) O comprimento final da barra.