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Dilatação térmica
Dilatação térmica
Como a matéria é constituída de átomos e moléculas, quando é aquecida a energia de agitação destas partículas torna-se cada vez maior, provocando um maior distanciamento entre elas. Desse modo, existe a dilatação térmica. Quando os corpos são esfriados as partículas se aproximam e ocorre a compressão térmica. A dilatação pode ocorrer em corpos sólidos, líquidos e gasosos e estudamos estas dilatações separadamente.
Como a matéria é constituída de átomos e moléculas, quando é aquecida a energia de agitação destas partículas torna-se cada vez maior, provocando um maior distanciamento entre elas. Desse modo, existe a dilatação térmica. Quando os corpos são esfriados as partículas se aproximam e ocorre a compressão térmica. A dilatação pode ocorrer em corpos sólidos, líquidos e gasosos e estudamos estas dilatações separadamente.
Dilatação térmica dos sólidos
Dilatação térmica dos sólidos
Nos sólidos a matéria tem forma própria e seu volume é bem definido. Isso ocorre porque as moléculas que compõem a matéria no estado sólido estão ligadas fortemente entre si e apresentam movimento muito pequeno de vibração, fazendo com que fiquem próximas à posição de equilíbrio.
Nos sólidos a matéria tem forma própria e seu volume é bem definido. Isso ocorre porque as moléculas que compõem a matéria no estado sólido estão ligadas fortemente entre si e apresentam movimento muito pequeno de vibração, fazendo com que fiquem próximas à posição de equilíbrio.
Exemplos da dilatação térmica dos sólidos
Exemplos da dilatação térmica dos sólidos
Trilhos de ferrovia
Trilhos de ferrovia
Entre trilhos em uma ferrovia existe um pequeno intervalo para que, em dias quentes, os trilhos possam ser dilatados sem prejudicar a ferrovia com o aumento de seus tamanhos.
Fios em rede elétrica
Fios em rede elétrica
Os fios de uma rede elétrica não devem ser totalmente esticados para que em dias frios possam ser contraídos sem prejuízos para a rede elétrica.
Dilatação linear
Dilatação linear
Na dilatação linear existe a variação de comprimento dos objetos, em especial metais. Utilizamos como exemplo uma barra metálica, na qual seu movimento varia conforme é aquecida. Esta variação de comprimento é diretamente proporcional à variação de temperatura. Pois, ao aquecer, a energia de agitação faz com que as partículas se afastem e exista a variação do comprimento da barra. Na imagem ao lado verificamos o cálculo que usamos para a dilatação linear.
Na dilatação linear existe a variação de comprimento dos objetos, em especial metais. Utilizamos como exemplo uma barra metálica, na qual seu movimento varia conforme é aquecida. Esta variação de comprimento é diretamente proporcional à variação de temperatura. Pois, ao aquecer, a energia de agitação faz com que as partículas se afastem e exista a variação do comprimento da barra. Na imagem ao lado verificamos o cálculo que usamos para a dilatação linear.
Dilatação superficial
Dilatação superficial
Este tipo de dilatação ocorre quando existe variação da área de um corpo ao variar sua temperatura. Normalmente analisamos uma chapa metálica para este tipo de dilatação. Na imagem ao lado é apresentada a fórmula utilizada para este tipo de dilatação térmica.
Este tipo de dilatação ocorre quando existe variação da área de um corpo ao variar sua temperatura. Normalmente analisamos uma chapa metálica para este tipo de dilatação. Na imagem ao lado é apresentada a fórmula utilizada para este tipo de dilatação térmica.
Dilatação volumétrica
Dilatação volumétrica
Neste tipo de dilatação analisamos a alteração de volume dos corpos. Para facilitar a análise, estudamos blocos metálicos que variam suas três dimensões de acordo com a fórmula presente na figura ao lado.
Neste tipo de dilatação analisamos a alteração de volume dos corpos. Para facilitar a análise, estudamos blocos metálicos que variam suas três dimensões de acordo com a fórmula presente na figura ao lado.
Relação entre as fórmulas
Relação entre as fórmulas
Observe a relação entre as fórmulas da dilatação linear, superficial e volumétrica.
Observe a relação entre as fórmulas da dilatação linear, superficial e volumétrica.
Resumo sobre a dilatação térmica dos sólidos
Resumo sobre a dilatação térmica dos sólidos
Dilatação térmica dos líquidos
Dilatação térmica dos líquidos
Neste tipo de dilatação utilizamos a fórmula da dilatação volumétrica. Além disso, levamos em consideração o recipiente no qual o líquido se encontra, pois ele também dilata. Então temos a dilatação do frasco, a dilatação aparente e a dilatação do líquido, conforme o vídeo:
Neste tipo de dilatação utilizamos a fórmula da dilatação volumétrica. Além disso, levamos em consideração o recipiente no qual o líquido se encontra, pois ele também dilata. Então temos a dilatação do frasco, a dilatação aparente e a dilatação do líquido, conforme o vídeo:
Faça os exercícios abaixo e assista as aulas com as resoluções:
Faça os exercícios abaixo e assista as aulas com as resoluções:
As respostas dos exercícios estão nos vídeos das aulas ao final da lista de exercícios.
As respostas dos exercícios estão nos vídeos das aulas ao final da lista de exercícios.
1) Um fio de alta tensão possuía 1500 m de comprimento, medido quando a temperatura era de 20ºC. Se a temperatura ficar em 15ºC qual será o novo comprimento do fio? Considere o coeficiente de dilatação linear deste fio de 1,5.10^-5 ºC^-1.
1) Um fio de alta tensão possuía 1500 m de comprimento, medido quando a temperatura era de 20ºC. Se a temperatura ficar em 15ºC qual será o novo comprimento do fio? Considere o coeficiente de dilatação linear deste fio de 1,5.10^-5 ºC^-1.
2) Uma placa de metal possui as medidas de 20 cm por 30 cm à temperatura de 10ºC. Se o coeficiente de dilatação linear do material é de 10x10^-6 ºC^-1, encontre a área da placa a 10ºC e a 60ºC.
2) Uma placa de metal possui as medidas de 20 cm por 30 cm à temperatura de 10ºC. Se o coeficiente de dilatação linear do material é de 10x10^-6 ºC^-1, encontre a área da placa a 10ºC e a 60ºC.
3) Um objeto possui um volume de 200 cm³. Se a sua temperatura foi aumentada em 30ºC, qual será seu novo volume? Neste exemplo o coeficiente de dilatação volumétrica é de 50x10^-6ºC^-1.
3) Um objeto possui um volume de 200 cm³. Se a sua temperatura foi aumentada em 30ºC, qual será seu novo volume? Neste exemplo o coeficiente de dilatação volumétrica é de 50x10^-6ºC^-1.
4) (Unisa-SP) Uma chapa de chumbo tem área de 900 cm2 a 10 °C. Determine a dilatação superficial desta área de sua superfície a 60 °C. O coeficiente da dilatação linear médio do chumbo entre 10 °C e 60 °C vale 27 · 10–6 °C–1.
4) (Unisa-SP) Uma chapa de chumbo tem área de 900 cm2 a 10 °C. Determine a dilatação superficial desta área de sua superfície a 60 °C. O coeficiente da dilatação linear médio do chumbo entre 10 °C e 60 °C vale 27 · 10–6 °C–1.
5) Uma barra de ouro tem a 0 ºC o comprimento de 100 cm. Determine o comprimento da barra quando sua temperatura passa a ser 50 ºC. O coeficiente de dilatação linear médio do ouro para o intervalo de temperatura considerado vale 15 · 10–6 ºC–1.
5) Uma barra de ouro tem a 0 ºC o comprimento de 100 cm. Determine o comprimento da barra quando sua temperatura passa a ser 50 ºC. O coeficiente de dilatação linear médio do ouro para o intervalo de temperatura considerado vale 15 · 10–6 ºC–1.
6) (Vunesp) Uma barra de latão de 1,0 m sofre um acréscimo de comprimento de 1,0 mm quando sua temperatura se eleva de 50 °C. A partir desses dados, pode-se concluir que o coeficiente de dilatação linear do latão, em °C–1, é de:
6) (Vunesp) Uma barra de latão de 1,0 m sofre um acréscimo de comprimento de 1,0 mm quando sua temperatura se eleva de 50 °C. A partir desses dados, pode-se concluir que o coeficiente de dilatação linear do latão, em °C–1, é de:
a) 8,0 · 10–5 d) 2,0 · 10–5
a) 8,0 · 10–5 d) 2,0 · 10–5
b) 6,0 · 10–5 e) 1,0 · 10–5
b) 6,0 · 10–5 e) 1,0 · 10–5
c) 4,0 · 10–5
c) 4,0 · 10–5
7) (Ufla-MG) Uma barra de ferro, homogênea, é aquecida de 10 °C até 60 °C Sabendo-se que a barra tem a 10 °C um comprimento de 5,000 m e que o coeficiente de dilatação linear do ferro é igual a 1,2 · 10–5 · C–1, podemos afirmar que a variação de comprimento e o comprimento final da barra são:
7) (Ufla-MG) Uma barra de ferro, homogênea, é aquecida de 10 °C até 60 °C Sabendo-se que a barra tem a 10 °C um comprimento de 5,000 m e que o coeficiente de dilatação linear do ferro é igual a 1,2 · 10–5 · C–1, podemos afirmar que a variação de comprimento e o comprimento final da barra são:
a) 5 · 10–3 m; 5,005 m
a) 5 · 10–3 m; 5,005 m
b) 2 · 10–3 m; 5,002 m
b) 2 · 10–3 m; 5,002 m
c) 4 · 10–3 m; 5,004 m
c) 4 · 10–3 m; 5,004 m
d) 3 · 10–3 m; 5,003 m
d) 3 · 10–3 m; 5,003 m
e) 6 · 10–3 m; 5,006 m
e) 6 · 10–3 m; 5,006 m
8) Uma chapa de chumbo tem área de 900 cm2 a 10 °C. Determine a dilatação superficial desta área de sua superfície a 60 °C. O coeficiente da dilatação linear médio do chumbo entre 10 °C e 60 °C vale 27 · 10–6 °C–1.
8) Uma chapa de chumbo tem área de 900 cm2 a 10 °C. Determine a dilatação superficial desta área de sua superfície a 60 °C. O coeficiente da dilatação linear médio do chumbo entre 10 °C e 60 °C vale 27 · 10–6 °C–1.
9) (PUC-RS) Um paralelepípedo a 10 °C possui dimensões iguais a 10 · 20 · 30 cm, sendo constituído de um material cujo coeficiente de dilatação linear é 8 · 10–6 °C–1. Quando sua temperatura aumentar para 110 °C, o acréscimo de volume, em cm3, será:
9) (PUC-RS) Um paralelepípedo a 10 °C possui dimensões iguais a 10 · 20 · 30 cm, sendo constituído de um material cujo coeficiente de dilatação linear é 8 · 10–6 °C–1. Quando sua temperatura aumentar para 110 °C, o acréscimo de volume, em cm3, será:
a) 144 b) 72,0 c) 14,4 d) 9,60 e) 4,80
a) 144 b) 72,0 c) 14,4 d) 9,60 e) 4,80
10) (PUC-RJ) A imprensa tem noticiado as temperaturas anormalmente altas que vêm ocorrendo no atual verão no hemisfério norte. Assinale a opção que indica a dilatação (em cm) que um trilho de 100 m sofreria uma variação de temperatura igual a 20 °C, sabendo que o coeficiente linear de dilatação térmica vale α = 1,2 · 10–5 por grau centígrado.
10) (PUC-RJ) A imprensa tem noticiado as temperaturas anormalmente altas que vêm ocorrendo no atual verão no hemisfério norte. Assinale a opção que indica a dilatação (em cm) que um trilho de 100 m sofreria uma variação de temperatura igual a 20 °C, sabendo que o coeficiente linear de dilatação térmica vale α = 1,2 · 10–5 por grau centígrado.
a) 3,6 b) 2,4 c) 1,2 d) 1,2 · 10–3 e) 2,4 · 10–3
a) 3,6 b) 2,4 c) 1,2 d) 1,2 · 10–3 e) 2,4 · 10–3
11) Um anel de ouro apresenta área interna de 5 cm2 a 20 °C. Determine a dilatação superficial dessa área interna quando o anel é aquecido a 120 °C. Entre 20 °C e 120 °C, o coeficiente de dilatação superficial médio do outro é 30 · 10–6 °C–1.
11) Um anel de ouro apresenta área interna de 5 cm2 a 20 °C. Determine a dilatação superficial dessa área interna quando o anel é aquecido a 120 °C. Entre 20 °C e 120 °C, o coeficiente de dilatação superficial médio do outro é 30 · 10–6 °C–1.
12) (Mackenzie-SP) Uma chapa plana de uma liga metálica de coeficiente de dilatação linear 2 · 10–5 °C–1tem área A0 à temperatura de 20 °C. Para que a área dessa placa aumente 1%, devemos elevar sua temperatura para:
12) (Mackenzie-SP) Uma chapa plana de uma liga metálica de coeficiente de dilatação linear 2 · 10–5 °C–1tem área A0 à temperatura de 20 °C. Para que a área dessa placa aumente 1%, devemos elevar sua temperatura para:
a) 520 °C b) 270 °C c) 470 °C d) 170 °C e) 320 °C
a) 520 °C b) 270 °C c) 470 °C d) 170 °C e) 320 °C
Dilatação térmica dos sólidos - Resolução de exercícios - Parte 1
Dilatação térmica dos sólidos - Resolução de exercícios - Parte 1
Dilatação térmica dos sólidos - Resolução de exercícios - Parte 2
Dilatação térmica dos sólidos - Resolução de exercícios - Parte 2
Dilatação térmica dos sólidos - Resolução de exercícios - Parte 3
Dilatação térmica dos sólidos - Resolução de exercícios - Parte 3
Fonte das imagens e dos vídeos:
Imagem de capa: https://aminoapps.com/c/astronomo/page/blog/temperatura/ezKv_zzh3udnR2mBnr6Ywak6PDQ1MKLRnK. Acesso em 05/04/2021.
Vídeo sobre a dilatação térmica: https://www.youtube.com/watch?v=9ETlFtspCTI. Acesso em 05/04/2021.
Imagem sobre a dilatação térmica dos sólidos: https://slideplayer.com.br/slide/10783500/. Acesso em 05/04/2021.
Imagem de trilhos: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-termica-solidos.htm. Acesso em 05/04/2021.
Imagem de fios em rede elétrica: https://interna.coceducacao.com.br/ebook/pages/fis-l6-cap2-p15.htm. Acesso em 05/04/2021.
Imagem da fórmula da dilatação linear: http://www.fisicafacil.pro.br/Dilatacao.htm. Acesso em 05/04/2021.
Imagem sobre a dilatação superficial: https://slidetodoc.com/transmisso-de-calor-transmisso-de-energia-trmica-os/. Acesso em 05/04/2021.
Imagem sobre a dilatação volumétrica: https://www.colegioweb.com.br/termologia/dilatacao-volumetrica.html. Acesso em 05/04/2021.
Imagem sobre o resumo das fórmulas: https://comocalcular.com.br/fisica/dilatacao-linear/. Acesso em 05/04/2021.
Vídeo sobre o resumo de dilatações: https://www.youtube.com/watch?v=dWUX8S3tNfw. Acesso em 05/04/2021.
Vídeo sobre dilatação térmica dos líquidos: https://www.youtube.com/watch?v=9GkFBsr3j3k. Acesso em 05/04/2021.
Imagem da dilatação térmica de líquidos: https://pt.slideshare.net/fisicaatual/dilatao-de-lquidos-7134473 . Acesso em 15/05/2021.
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