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Dilatação térmica dos líquidos

Os líquidos não apresentam forma própria, no entanto, eles se comportam termicamente como os sólidos, assim sendo, eles obedecem a uma lei idêntica à lei da dilatação linear. Contudo, para a dilatação dos líquidos considera-se apenas a dilatação térmica volumétrica.

Imagine um cubo à temperatura inicial ti e volume inicial Vi. Após aquecê-lo, o cubo passa a ter nova temperatura e novas dimensões, tf e Vf, veja:

É possível mostrar que a variação do volume é proporcional à variação da temperatura sofrida pelo cubo, matematicamente temos: ΔV = ViγΔt, onde γ é o coeficiente de dilatação volumétrica e equivale a três vezes o valor do coeficiente de dilatação linear (α), ou seja, γ = 3α. Contudo, como os líquidos são estudados dentro de recipientes sólidos, a medida desse coeficiente é determinada de forma indireta. Para determiná-la podemos fazer da seguinte forma:

O sólido descrito abaixo está completamente cheio de água a uma temperatura inicial (ti) e possui volume inicial Vi igual à capacidade volumétrica do recipiente (C).

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Após aumentar a temperatura desse sistema, uma parte do líquido que está contido no recipiente transborda. O volume derramado corresponde à dilatação aparente (ΔVap) do líquido, e pode ser escrita da seguinte forma: ΔVap = γapViΔt. Onde o γap é denominado de coeficiente de dilatação térmica aparente do líquido.
A capacidade volumétrica do recipiente também varia, assim sendo, ele pode ser expresso por: ΔC = γfViΔt.

Para finalizar temos que a dilatação real que o líquido sofre é dada pela adição da dilatação aparente com a variação da capacidade volumétrica, observe:

ΔV = ΔVap + ΔC

Substituindo todos os dados na equação acima podemos concluir que o coeficiente de dilatação volumétrica é igual à soma algébrica do coeficiente de dilatação térmica aparente do líquido mais o coeficiente de dilatação térmica do recipiente, matematicamente temos:

γ = γap + γf

Publicado por: Tiago Dantas
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