Dilatação dos Sólidos

          
via:brasilvip.net


          Olá pessoal \o/
        
         A aula passada abordou temperatura e escalas, hoje vamos ver um efeito da temperatura.
        
         Vocês sabiam que no verão a torre Eiffel fica 15 centímetros mais alta? Isso acontece porque no verão ela sofre dilatação, e esse é o tema da aula de hoje.
        
           Um corpo pode sofrer dilatação térmica ou contração térmica.
       Dilatação térmica é quando seu comprimento inicial aumenta devido ao aumento da temperatura, contração térmica é quando suas dimensões diminuem devido à queda da temperatura.

         Como vimos na introdução de termo, essa dilatação acontece, pois no interior do corpo as moléculas tendem a se afastar com o aumento da temperatura (maior agitação das partículas), ocupando um espaço maior, se a temperatura diminui (menor agitação das partículas) as moléculas se aproximam, ocupando um espaço menor.
        
         O estudo da dilatação é feito da seguinte forma:

         Dilatação linear: ocorre o aumento de apenas uma dimensão. 
         Exemplo: aumento do comprimento de uma barra de ferro.


         Dilatação superficial: aumento da área de uma superfície. 
         Exemplo: aumento de uma placa de aço.


         Dilatação volumétrica: aumento do volume do corpo. 
         Exemplo: aumento de um cubo de aço.

via fisicanamobile

         Os corpos não dilatam igualmente, isso quer dizer que uma barra de aço e uma de ferro não vão dilatar nas mesmas quantidades, mesmo se submetidas a uma mesma temperatura. Essa diferença se deve ao coeficiente de dilatação, ou seja, a capacidade do corpo para se dilatar. Cada corpo possui seu coeficiente de dilatação.
        
         Definido esses conceitos iniciais, vamos trabalhar com a dilatação linear, superficial e volumétrica.

         Ao aquecermos uma barra de ferro de 1 metro de comprimento 10 °C, ela sofre um aumento linear de 0,012 cm, se uma barra com as mesmas características, porém com o dobro do tamanho for submetida a essas condições ela sofrerá um aumento linear de 0,024 cm. Isso mostra que a variação do comprimento (∆L) da barra é diretamente proporcional ao comprimento inicial da barra (L0).
        
         Se pegarmos duas barras com as mesmas características, ou seja, L0 = 1 m, de ferro. Na primeira barra variar a temperatura 10 °C, a barra irá dilatar linearmente 0,012 cm, ao variarmos a temperatura    20 ºC a segunda barra irá dilatar 0,024 cm. Com isso concluímos que o ∆L da barra é diretamente proporcional à variação de temperatura (∆T).

         As experiências acima se repetidas com barras de diferentes materiais e comprimentos irão concluir a mesma coisa, porém, os dados obtidos serão diferentes visto que cada material possui seu coeficiente de dilatação linear.
        
         Sabendo que ∆L é proporcional à L0, ∆L é proporcional a ∆T e ainda que cada material possui seu coeficiente de dilatação linear (α) podemos concluir que:

∆L = α .L0 . ∆T

∆L = variação de comprimento
α = coeficiente de dilatação linear, cuja unidade é o inverso do Celsius conhecida como grau recíproco, representado por: °C-1
L0 = comprimento inicial
∆T = variação de temperatura

         Podemos obter outra fórmula da dilatação linear, dessa forma:

∆L = α .L0 . ∆T
(L- L0) = α .L0 . ∆T
L = L0 + α .L0 . ∆T
colocando L0 em evidência
L = L0 (1+ α . ∆T)
L = comprimento final
        
Seguindo de forma semelhante à experiência da dilatação linear, porém, com um cubo vamos concluir que a dilatação superficial e volumétrica seguem de forma análoga a dilatação linear, o cubo sofrerá uma dilatação linear, consequentemente um aumento da sua área (∆A), aumentando de seu volume (∆V),  assim podemos concluir que:

∆A = β .A0 . ∆T   
e
 ∆V = γ .V0 . ∆T

         Onde β é o coeficiente de dilatação superficial e γ o coeficiente de dilatação volumétrica.
         Tanto o coeficiente de dilatação superficial (β) e o volumétrico (γ) possuem a mesma unidade do coeficiente e de dilatação linear (α): °C-1.
         Beta e gama valem, respectivamente:

β = 2 α                  γ = 3 α

          Alguns exemplos de coeficientes de dilatação linear de forma decrescente, ou seja, da maior para menor dilatação.
Chumbo: 27 x 10-6 ºC-1
Prata: 19 x 10-6 ºC-1
Ouro: 15 x 10-6 ºC-1
Vidro comum: 9 x 10-6 ºC-1
                                       Porcelana: 3 x 10-6 ºC-1                          

“Então me ajude a calcular, a dilatação linear dessa barra que é gostar de você(8)”

Bem pessoal por hoje é só, espero que vocês tenham gostado da explicação, dê sua opinião nos comentários \o/

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