8 – DILATOMETRIA – DILATAÇÃO DOS SÓLIDOS
CONTEÚDO: Dilatação linear, superficial e volumétrica. Páginas 20 a 29.
EXERCÍCIOS DE AULA: Apostila Positivo (Página 24 – 1 a 7; Página 26 – 1 a 5; Página 27 – 1 a 5).
LIÇÃO DE CASA: Apostila Positivo (Página 29 – 1 a 6).
8 – DILATOMETRIA – DILATAÇÃO DOS SÓLIDOS
Todos os corpos quando são aquecidos aumentam as suas distâncias inter atômicas, devido ao aumento da agitação térmica. Essa dilatação ocorre sempre nas três dimensões mas, para simplificar, consideramos apenas as mais relevantes.
Em relação ao coeficiente de dilatação podemos usar três:
- Quando apenas 1 dimensão for relevante: coeficiente de dilatação linear (α);
- Quando 2 dimensões forem relevantes: coeficiente de dilatação superficial (β = 2α);
- Quando as 3 dimensões forem relevantes: coeficiente de dilatação volumétrica (γ = 3α).
DILATAÇÃO LINEAR
No caso de uma barra metálica, por exemplo, a dimensão mais relevante é o comprimento. A altura e a profundidade por serem muito pequenas, são desprezadas.
A variação de comprimento (∆L) da placa, após um aquecimento ∆θ = θ – θ0, em função do comprimento inicial (L0) e do coeficiente de dilatação linear (α) é dada por:
DILATAÇÃO SUPERFICIAL
No caso de uma chapa metálica, por exemplo, apenas a profundidade é desprezível.
A variação da área (∆A) da placa, após um aquecimento ∆θ = θ – θ0, em função da área inicial (A0) e do coeficiente de dilatação superficial (β) é dada por:
DILATAÇÃO VOLUMÉTRICA
A variação do volume (∆V) de um corpo, após um aquecimento ∆θ = θ – θ0, em função do volume inicial (V0) e do coeficiente de dilatação volumétrica (γ) é dada por:
Percebam que as três equações são muito parecidas. E também podemos isolar o comprimento final, a área final ou o volume final. E essas equações ficam escritas da seguinte forma:
A DILATAÇÃO DE SÓLIDOS NO DIA-A-DIA
No dia-a-dia, percebemos o efeito da dilatação térmica em várias situações:
Em dias quentes, os fios dilatam. Em dias frios, eles contraem. Por isso, eles são colocados com folga para não arrebentarem nos dias frios.
Em pontes e outras estruturas de concreto, existem as chamadas juntas de dilatação, que evitam rachaduras.
Em linhas ferroviárias também é necessário deixar um espaço para o metal dilatar nos dias quentes:
Senão o efeito pode não ser muito legal:
Alguns equipamentos elétricos possuem uma lâmina bimetálica que abrem e fecham o circuito de acordo com a temperatura.
Os ferros de passar roupa também possuem lâminas bimetálicas:
