Dilatação térmica aula

1. Dilatação térmica

2. Dilatação térmica dos
sólidos
No dia-a-dia podemos observar que entre os
trilhos de ferro, nas quadras de futebol, em pontes
e viadutos existem pequenas fendas de dilatação
que possibilitam a expansão da estrutura sem que
ocorram possíveis trincas e danos na estrutura.
Esses acontecimentos são explicados através da
dilatação térmica.

3. Dilatação térmica dos sólidos
A temperatura mede o grau de agitação das moléculas, um grau
de agitação maior indica uma temperatura maior. Assim, quando
aquecemos um corpo conseqüentemente aumenta-se o grau de
agitação das moléculas que o constitui. Esse acontecimento faz
com que ocorra um aumento nas dimensões do corpo,
fenômeno esse denominado de dilatação térmica. A diminuição
de temperatura provoca, por conseqüência, a diminuição nas
dimensões do corpo, chamada de contração térmica. Mas o
que explica a dilatação térmica? Será somente o aumento da
temperatura do corpo? Não, o que explica a dilatação térmica
são as forças intermoleculares, essas fazem com que a
distância entre as moléculas aumente ou diminua.

5. Tipos de dilatação térmica
Entre elas temos:
- Dilatação Linear
- Dilatação Superficial
- Dilatação Volumétrica

6. Dilatação Linear
Estuda a dilatação em apenas uma dimensão
(comprimento).

7. Dilatação Linear

8. Dilatação Linear
Onde:
∆L: variação de comprimento do corpo que sofreu a dilatação linear.
L0 : comprimento inicial do corpo.
α: coeficiente de dilatação térmica do material que constitui o corpo.
∆
ө
: variação de temperatura sofrida pelo corpo.

9. Dilatação Linear
∆L = L - L0 = Comprimento final menos o
comprimento inicial.
∆ = -
ө ө ө
0 = temperatura final
menos temperatura inicial.
L f = ∆L + L0 = Variação mais o comprimento
inicial.

10. (VUNESP-SP) A dilatação térmica dos sólidos é um fenômeno importante em diversas aplicações de engenharia, como construções de pontes, prédios e estradas de ferro. Considere o caso dos trilhos de trem serem de aço, cujo coeficiente de dilatação é α = 11 . 10-6 °C-1. Se a 10°C o comprimento de um trilho é de 30m, de quanto aumentaria o seu comprimento se a temperatura aumentasse para 40°C?

11. Estuda a dilatação em duas dimensões (comprimento e
largura).

12. DILATAÇÃO
SUPERFICIAL
É aquela em que predomina a variação em duas dimensões, ou seja, a área. Consideremos uma placa de área inicial A i , à temperatura inicial t i . Aumentando a temperatura da placa para t f , sua área passa para A f .

13. DILATAÇÃO
SUPERFICIAL

14. DILATAÇÃO SUPERFICIAL
∆A = A0 . β . ∆
ө
∆A = variação da área da superfície do corpo que sofreu a
dilatação superficial.
A0 = área inicial da superfície do corpo.
β = coeficiente de dilatação superficial do material que
constitui o corpo. É importante saber que o coeficiente de
dilatação superficial de um material é igual ao dobro do
coeficiente de dilatação linear do mesmo material, ou seja, β
= 2α.
∆
ө
= variação de temperatura sofrida pelo corpo.

15. DILATAÇÃO SUPERFICIAL
A = ∆A + A0
Para o cálculo da área final.
Primeiro calculamos a variação da área
e depois somamos com a área inicial.

16. Exemplo:
(1) Uma lâmina de ferro tem dimensões 10m x 15m em
temperatura normal. Ao ser aquecida 500ºC, qual será a
área desta superfície? Dado

17. Dilatação Volumétrica

18. Dilatação Volumétrica

19. Dilatação Volumétrica
ΔV = V – V0
ΔV = V0 . γ . Δθ
Onde:
V = volume final
V0 = volume inicial
Δθ = θ – θ0 = variação da temperatura
γ = 3α = coeficiente de dilatação volumétricA

20. FÓRMULAS DA DILATAÇÃO
∆A = A0 . β . ∆ө
ΔV = V0 . γ . Δθ