Dilatação Térmica

ESTUDAREMOS AQUI O EFEITO DA DILATAÇÃO TÉRMICA EM SÓLIDOS E LÍQUIDOS.

Ao expor um material a uma alta temperatura, as moléculas presentes nele tendem a se agitarem, fazendo com que elas se afastem uma das outras. Isso resulta na dilatação térmica do material. No geral, com algumas exceções, todas as formas da matéria (sólido, líquido e gasoso) dilatam com o aumento da temperatura e contraem com a diminuição da mesma.

Na maior parte dos casos, principalmente os sólidos, essa variação de tamanho por conta do aumento da temperatura não é notado. Mas, para se ter uma ideia, todas as construções são planejadas para suportar a dilatação térmica dos materiais.

Referencias utilizadas: https://www.stoodi.com.br/blog/2018/07/19/dilatacao-termica/ e GREF

Pra começarmos, assista ao vídeo abaixo:

Dilatação térmica dos líquidos

Os líquidos, apesar de não possuírem forma própria, se comportam como os sólidos quando se dilatam. Porém, considera-se apenas a dilatação térmica volumétrica na hora de fazer o cálculo de quanto o líquido dilatou.

Mas, há um líquido que se comporta diferente de todos os outros materiais quando o assunto é dilatação térmica: a água.

Quando a água esquenta ela se dilata, porém ao diminuir a temperatura, a água possui o menor volume a 4 ºC. Abaixo dessa temperatura a água começa a expandir novamente. O mesmo não acontece a qualquer outro material, em que quanto menor é a temperatura, mais o material se contrai.

Isso explica, porque quando tiramos uma garrafa de água congelada do freezer, ela está mais estufada. Isso também explica o fenômeno que acontece em lagos congelados no inverno, em que a água da superfície congela e o fundo não. Quando a água do lago começa a esfriar e atinge a temperatura de 4 ºC, ela se contrai, tornando-se mais densa. Assim, ela afunda e a que ficou na superfície continua a esfriar, congelando quando chega a 0 ºC. Como a água é um mau condutor de calor, a água abaixo da superfície congelada se mantém a 4 ºC.

PROBLEMAS RESOLVIDOS:

2- Um mecanico pretende soltar uma porca de invar (liga de ferro com niquel) de um parafuso de ferro. qual devera ser o procedimento termico adotado pelo mecanico se a porca estiver emperrada?

Observando a tabela 5.1 - de coeficientes de dilatação que se encontra no texto acima, verificamos que o coeficiente de dilatação do invar é de 2,7 (x10^-6) e o coeficiente de dilatação do ferro é de 34,2 (x10^-6). Ou seja, o ferro dilata muito mais que o invar.

Portanto se a porca de invar estiver emperrada num parafuso de ferro e eu aquecer o sistema (porca + parafuso) o parafuso que é de ferro irá se dilatar muito mais que a porca (que é de invar). Sendo assim, a porca ficará ainda mais presa.

Porém se o mecânico resfriar o sistema (porca + parafuso) de alguma forma, o parafuso de ferro irá contrair muito mais que a porca de invar, liberando assim a porca do parafuso.

Agora é com você.

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