Dilatação Térmica dos Corpos Sólidos

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 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 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 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.