Física com o BF1. DILATAÇÃO SUPERFICIAL
Considere a chapa metálica abaixo. Quando aquecida, ocorre a dilatação de duas dimensões (comprimento e largura), que é muito superior a outra (que é desconsiderada).
Onde:
A0 à área inicial da placa.
A à área final da placa.
ΔA à variação da área da placa (ΔA = A – A0).
ΔT ou Δθ à variação da temperatura
β à coeficiente de dilatação superficial.
As dependências são as mesmas da dilatação linear, porém o comprimento inicial passa a ser a área inicial (A0), a dilatação será a variação da área do corpo ΔA e o coeficiente de dilatação linear (α) se torna o coeficiente de dilatação superficial (β), onde
Relacionamos as grandezas físicas acima na expressão matemática a seguir:
2. DILATAÇÃO VOLUMÉTRICA
Na ilustração abaixo, um bloco com a temperatura inicial T0 é aquecido à uma temperatura final T. Este é um exemplo da dilatação volumétrica, onde a dilatação das três dimensões (comprimento, largura e profundidade) são consideradas.
V0 à volume inicial do bloco.
V à volume final do bloco.
ΔV à variação do volume do bloco (ΔV = V – V0).
ΔT ou Δθ à variação da temperatura
γ à coeficiente de dilatação volumétrica.
As dependências são as mesmas da dilatação linear, porém o comprimento inicial passa a ser o volume inicial (V0), a dilatação será a variação do volume do corpo ΔV e o coeficiente de dilatação linear (α) se torna o coeficiente de dilatação superficial (γ), onde:
Relacionamos as grandezas físicas acima na expressão matemática abaixo:
3. DILATAÇÃO DOS LÍQUIDOS
Observe a ilustração abaixo onde um líquido ocupa todo o espaço de um recipiente.
Observamos que, ao aquecer o sistema, uma parte do líquido transborda. Isso ocorre, pois, o líquido (maior coeficiente de dilatação) dilata mais que o recipiente.
O volume derramado é chamado de dilatação aparente e a dilatação real do líquido (ΔVLIQ) é dado pela expressão abaixo, onde ΔVREC é a dilatação do recipiente.
A relação entre os coeficientes de dilatação do líquido, do recipiente e aparente é dada por:
4. COMPORTAMENTO ANÔMALO DA ÁGUA
O aumento da temperatura provoca um aumento no volume e uma diminuição na densidade de uma substância qualquer.
Porém, a água se comporta de forma diferente na faixa de temperatura que vai de 0ºC até 4ºC. Observe gráfico abaixo.
Quando aquecida de 0ºC até 4ºC, o volume da água diminui e a sua densidade aumenta (atingindo o valor máximo em 4 ºC). A partir desse valor de temperatura, a água se comporta como as outras substâncias.
Pratique: Exercícios de Dilatação Superficial e Exercícios de Dilatação Volumétrica, com resolução comentada.
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