27-04-23

DILATAÇÃO TÉRMICA

Professor Paulo Christakis, M.Sc.Professor de Ciências – Física

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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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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.

DILATAÇÃO LINEAR(Δℓ): é o acréscimo de comprimento quando eleva-se a temperatura de um corpo.

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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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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.

DILATAÇÃO SUPERFICIAL (ΔA) → é o acréscimo de área quando eleva-se a temperatura de um corpo .

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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 DOS LÍQUIDOSQuando eleva–se a temperatura de um líquido contido num recipiente, tanto o líquido quanto o recipiente dilatam–se.

DILATAÇÃO VOLUMÉTRICA OU CÚBICA(ΔV): é o acréscimo de volume quando eleva–se a temperatura de um corpo.

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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.