Dilatação Térmica

Prof. Marcus Vinicius

Fonte: Os fundamentos da Física – Ramalho, Nicolau, Toledo. Ed. Moderna

www.tuneldosaber.blogspot.com

Dilatação dos CorposOs corpos ao sofrerem variação na sua temperatura, tem suas dimensões alteradas devido a variação na agitação das moléculas.

O que acontece com um corpo quando aumentamos a sua temperatura?

O que acontece com um corpo quando diminuímos a sua temperatura?

Dilatação LinearEm algumas situações, nos preocuparemos apenas com a variação no comprimento de um corpo, neste caso, utilizaremos a dilatação linear.

Por que os corpos sofreram diferentes variações no seu comprimento?????

Existem duas possibilidades: materiais diferentes e a variação de temperatura!!!!

Portanto, duas barras de mesmo material ao sofrerem a mesma temperatura, apresentam a mesma variação no comprimento??????

NÃO!!!!!

Então, qual seria outro fator responsável por isso???

O comprimento inicial!!!!!!!!

l0

l

Δl

Δl = l0 α Δθ

Δl = l - l0

Δl = l0 α Δθ

l0 = 100 cmθ0 = 0 ºCθ = 50 ºCα = 15.10-6 ºC-1

Δl =100.15.10-6.50

Δl = 0,075 cm

l = l0 + Δl l = 100 + 0,075 l = 100,075 cm

ΔlA = l0A αA ΔθA

4 = 100. αA.100

αA = 4.10-4 ºC-1

ΔlB = l0B αB ΔθB

2 = 100. αB.100

αB = 2.10-4 ºC-1

a)

b) ΔlA - ΔlB = 4

l0A αA Δθ - l0B αB Δθ = 4

100. 4.10-4. Δθ – 100. 2.10-4. Δθ = 4

4.10-2. Δθ – 2.10-2. Δθ = 4

2.10-2. Δθ = 4

Δθ = 200

Dilatação SuperficialEm algumas situações, nos preocuparemos apenas com a variação na área de um corpo, neste caso, utilizaremos a dilatação superficial.

Δl

ΔA = A0 β Δθ

ΔA= A - A0

A0

A

β = 2α

θ0 = 10 ºC

α = 27.10-6 ºC-1

A0 = 900 cm2 ΔA = A0 β Δθ

β = 2α

ΔA = A0 2α Δθ ΔA = 900.2.27.10-6.50 ΔA = 2,43 cm2

A = ΔA + A0

A = 2,43 + 900 A = 902,43 cm2

θ = 60 ºC

A = ?

Dilatação VolumétricaEm algumas situações, nos preocuparemos apenas com a variação no volume de um corpo, neste caso, utilizaremos a dilatação volumétrica.

ΔV = V0 γ Δθ

ΔV= V - V0

γ = 3α

V0

V

ΔV = V0 γ Δθ

γ = 3α

ΔV = V0 3α Δθ 0,405 = 100 .3. 27.10-6 .Δθ

θ = Δθ + θ0

θ = 50 + 0 = 50 ºC

Δθ = 50 ºC

θ0 = 0 ºC

α = 27.10-6 ºC-1

V0 = 100 l

θ = ?

ΔV= 0,405 l

405.10-3 = 81.10-4 .Δθ

Dilatação dos Líquidos

Leitura inicial 50 ml

O que acontece se aumentarmos a temperatura do recipiente????

Leitura final 70 ml

Qual foi a variação de volume sofrida pelo líquido?????ΔV = V – V0 = 70 - 50 = 20 ml Certo????

ERRADO!!!! Por quê?????

Porque o recipiente também sofre variação no seu volume.

Dilatação dos LíquidosΔV = ΔVaparente + ΔVfrasco

ΔV = ΔVap + ΔVf

V0 γ Δθ = V0 γap Δθ + V0 γf Δθ

γL = γap + γf

θ0 = 28 ºC

θ = 48 ºC

αf = 9.10-6 ºC-1

V0 = 50 cm3

γ = 180.10-6 ºC-1

ΔVf = V0 γ Δθ

γ = 3α

ΔVf = V0 3α Δθ ΔVf = 50.3.9.10-6.20

ΔVf = 0,027 cm3

ΔV = V0 γ Δθ ΔV = 50.180.10-6.20 ΔV = 0,18 cm3

ΔV = ΔVap + ΔVf

0,18 = ΔVap + 0,027

Δvap = 0,153 cm3