Dilatação térmica
Todos os corpos na natureza estão sujeitos a este fenômeno, uns mais outros menos. Geralmente quando esquentamos algum corpo, ou alguma substância, esta tende a aumentar seu volume (expansão térmica). E se esfriarmos algum corpo ou substância esta tende a diminuir seu volume (contração térmica).
Existem alguns materiais que em condições especiais fazem o contrário, ou seja, quando esquentam contraem e quando esfriam dilatam. É o caso da água quando está na pressão atmosférica e entre 0ºC e 4ºC. Mas estes casos são exceções e, embora tenham também sua importância, não serão estudados aqui neste capítulo.
Porque isso acontece ?
Bem, você deve estar lembrado que quando esquentamos alguma substância estamos aumentando a agitação de suas moléculas, e isso faz com que elas se afastem umas das outras, aumentando logicamente o espaço entre elas. Para uma molécula é mais fácil, quando esta está vibrando com mais intensidade, afastar-se das suas vizinhas do que aproximar-se delas. Isso acontece por causa da maneira como as forças moleculares agem no interior da matéria. Então ...
" ...se o espaço entre elas aumenta, o volume final do corpo acaba aumentando também"
Quando esfriamos uma substância ocorre exatamente o inverso. Diminuímos a agitação interna das mesmas o que faz com que o espaço entre as moléculas diminua, ocasionando uma diminuição do volume do corpo.
"Se o espaço entre as moléculas diminui, o volume final do corpo acaba diminuindo também"
Como calcular estas dilatações ou estas contrações ?
Existem três equações simples para determinar o quanto um corpo varia de tamanho, e cada uma delas deve ser usada em uma situação diferente.
1 - Dilatação térmica linear
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DL = o quanto o corpo aumentou seu comprimento |
| Lo = comprimento inicial do corpo | |
| a = coeficiente de dilatação linear (depende do material) | |
| DT = variação da temperatura ( Tf - Ti ) |
Vale destacar que o coeficiente de dilatação linear ( a ) é um número tabelado e depende de cada material. Com ele podemos comparar qual substância dilata ou contrai mais do que outra. Quanto maior for o coeficiente de dilatação linear da substância mais facilidade ela terá para aumentar seu tamanho, quando esquentada, ou diminuir seu tamanho, quando esfriada.
Outra coisa interessante de notar é que, se soubermos o valor do coeficiente de dilatação linear ( a ) de uma determinada substância, poderemos também saber o valor do coeficiente de dilatação superficial ( b ) e o coeficiente de dilatação volumétrica ( g ) da mesma. Eles se relacionam da seguinte maneira:
| b = 2a e g = 3a |
2 - Dilatação térmica superficial
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DA = o quanto o corpo aumentou sua área |
| Ao = área inicial do corpo | |
| b = coeficiente de dilatação superficial (depende do material) | |
| DT = variação da temperatura ( Tf - Ti ) |
3 - Dilatação térmica volumétrica
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DV = o quanto o corpo aumentou seu volume |
| Vo = volume inicial do corpo | |
| g = coeficiente de dilatação volumétrica (depende do material) | |
| DT = variação da temperatura ( Tf - Ti ) |
Obs:
DL , DA ou DV positivos significa que a substância aumentou suas dimensões.
DL , DA ou DV negativos significa que a substância diminuiu suas dimensões.
Tabelas com os coeficientes de dilatação linear ( a ) e volumétrica ( g ) de algumas substâncias
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