Atividade Física 2º ( Professora Elisângela)

Dilatação térmica dos sólidos

A dilatação térmica dos sólidos é um dos temas na Física que podemos observar no nosso dia a dia. Você já viu que, para abrirmos uma tampa metálica emperrada de um vidro de conversa, basta mergulharmos a tampa na água quente? O metal se dilata mais que o vidro e, por isto, a tampa logo se soltará.

A maioria dos objetos aumenta de tamanho quando aumentamos sua temperatura, sendo que os sólidos que melhor se dilatam são os metais, principalmente o alumínio e o cobre

A dilatação térmica dos sólidos ocorre porque, quando um corpo absorve calor, a agitação térmica de suas moléculas torna-se mais intensa, o que provoca um aumento na temperatura desse corpo. Ao aumentar a agitação térmica, aumenta a amplitude de vibração de cada átomo e, desta forma, o volume necessário para acomodar as moléculas de um material em alta temperatura será maior do que o volume ocupado pelos mesmos átomos quando o corpo está em temperaturas mais baixas.

·         Dilatação linear ocorre principalmente para fios, tiras, cabos, barras, espetos e trilhos de trem. Esse tipo de dilatação afeta diretamente o comprimento desses objetos, de acordo com a seguinte equação:

ΔL - variação do comprimento (m)

L₀ - comprimento inicial (m)

ΔT - variação de temperatura (K ou ºC)

·         Dilatação superficial dos sólidos

Dilatação superficial ocorre nos corpos que têm formato de áreas, como em telhas ou placas de cimento, por exemplo. Quando os corpos de simetria superficial são sujeitos à variação de temperatura, sua área de superfície pode variar segundo esta equação:

ΔS - variação da área (m²)

S₀ - área inicial (m²)

ΔT - variação de temperatura (K ou ºC)

·         Dilatação volumétrica dos sólidos

Em objetos sólidos que apresentam dimensões comparáveis, a dilatação térmica mais observada é a dilatação volumétrica. A fórmula usada a seguir permite-nos calcular a variação volumétrica que um sólido desse tipo sofre em relação a uma variação de temperatura:

ΔV - variação de volume (m³)

V₀ - volume inicial (m³)

ΔT - variação de temperatura (K ou ºC)

Os coeficientes de dilatação linear, superficial e volumétrico são denotados, respectivamente, pelas letras gregas α, β, e γ, e sua unidade de medida é o ºC^-1.

Exercício

1. Calor é energia que se transfere de um corpo para outro em determinada condição. Para essa transferência de energia é necessário que entre os corpos exista:

a) Diferença de temperatura;

b) Temperaturas iguais;

c) Ar ou um gás qualquer;

d) Muito frio.

02. A temperatura é uma grandeza física que mede:

a) grau de agitação das moléculas

b) calor

c) pressão

d) volume

03. O calor pode ser definido como:

a) energia térmica que passa de um corpo com maior temperatura para outro com menor temperatura

b) todo elemento capaz de produzir aumento de temperatura em outro corpo

c) grau de agitação das moléculas

d) transmissão de calor por meio de ondas eletromagnéticas

04. Em uma placa de cobre existe um furo circular que, a 20°C, apresenta área igual a 200 mm2. Qual o acréscimo de área que o furo sofre quando se eleva a temperatura da chapa para 220°C? Dado: coeficiente de dilatação superficial 9.10 −6 °C −1

05. Um recipiente de cobre tem 1 000 cm3 de capacidade a 0 °C. Sua dilatação, a 100 °C, vale: Dado: coeficiente de dilatação linear do cobre = 16 · 10–6 °C–1

06. Uma barra de ferro, coeficiente de dilatação linear 6.10 −6 °C −1, possui um comprimento de 10 m a 20°C, se a barra é aquecida até 140°C, determine a dilatação sofrida pela barra.