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Dilatação Térmica dos Sólidos

Introdução

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.

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.

Nos sólidos, o aumento ou diminuição da temperatura provoca alteração nas dimensões lineares, como também nas dimensões superficiais e volumétricas.

Dilatação Linear dos Sólidos

Para compreender a dilatação linear observe a gravura abaixo que demonstra a expansão de uma barra metálica de comprimento Li após a mesma ser aquecida.

Se essa barra metálica for homogênea é fácil compreender que cada unidade de comprimento da barra, após ser aquecida, sofre a mesma dilatação por unidade de variação de temperatura, ou seja, todos os centímetros da barra devem sofrer a mesma dilatação se for aquecida igualmente.

Realizando esse experimento de aquecimento da barra verifica-se que a variação do comprimento da mesma é proporcional à variação da temperatura sofrida por ela. Assim, podemos escrever a seguinte equação que determina a dilatação linear dos sólidos:

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ΔL = LiαΔt

Onde

ΔL é a variação do comprimento, ΔL = Lf – Li.
Δt é a variação da temperatura, Δt = tf – ti.
α é uma constante de proporcionalidade denominada de coeficiente de dilatação linear, e a sua unidade é o °C-1. Cada material tem um coeficiente de dilatação linear próprio, o do alumíno, por exemplo, é 24. 10-6 °C-1.

A dilatação linear é bem freqüente no cotidiano, ela acontece, por exemplo, nas geladeiras e nos temporizadores dos sistemas de iluminação. Isso acontece através de uma lâmina bimetálica, que como o próprio nome diz, é constituída de duas lâminas de materiais diferentes com comprimentos iguais. Ao ser percorrida pela corrente elétrica a lâmina se aquece provocando a dilatação das lâminas que constituem a lâmina bimetálica. Como elas são feitas de matérias diferentes, uma irá dilatar mais que a outra, ou contrair mais que a outra. Esse fato de dilatação e contração das lâminas faz com que o circuito elétrico, no qual estão inseridas, seja aberto ou fechado. Nas geladeiras perceber-se que em um determinado período do seu funcionamento diário ela desliga automaticamente, voltando a funcionar minutos depois. Com o sistema de iluminação acontece o mesmo. Em seu sistema existe a lâmina bimetálica que faz com que as lâmpadas fiquem ligadas durante certo tempo programado, após esse tempo ela apaga por conta própria.

Publicado por: Tiago Dantas
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