Hoje iremos falar sobre um fenômeno muito interessante dos sólidos quando eles sofrem uma variação na sua temperatura. Todas as dimensões de um corpo sólido se alteram ao sofrer uma variação de temperatura, diz-se que está ocorrendo uma dilatação térmica, se as dimensões aumentam, ou uma contração térmica se as dimensões diminuem.
A Dilatação é o aumento da dimensão de um corpo quando aquecido, sem que ele receba qualquer acréscimo de material.
Microscopicamente a dilatação térmica explica-se pela modificação dos espaços intermoleculares. A temperatura de um corpo está relacionada com o grau de agitação das moléculas que compõe o sólido. Quando a temperatura aumenta, cresce a agitação molecular, e a consequência imediata é o aumento da distância média entre as moléculas, o que se traduz macroscopicamente, por um aumento nas dimensões do corpo.
 |
| Fonte: |
Existem três tipos de dilatação. A dilatação linear, que ocorre o aumento em uma dimensão; a dilatação superficial, que ocorre em duas dimensões e a volumétrica, que é nas três dimensões. Nesta postagem vamos falar sobre a dilatação linear.
Dilatação Linear
Considere uma barra metálica de comprimento Li, à temperatura Ti. Aumentando para Tf sua temperatura, o comprimento assume um novo valor Lf. Assim, a variação de temperatura ΔT=Tf-Ti produziu uma dilatação linear ΔL=Lf-Li.
Experimentalmente foi comprovado que, usando barras do mesmo material de tamanhos inicias diferentes e provocando variações de temperatura diferentes, a dilatação linear da barra é proporcional a essas duas grandezas, o que permite estabelecer a lei da dilatação térmica linear. Matematicamente podemos estabelecer a lei da dilatação térmica linear como
ΔL=α.Li.ΔT
onde ΔL é a variação de comprimento, Li é o comprimento inicial da barra, ΔT é a variação de temperatura e α é a constante de proporcionalidade, chamada de coeficiente de dilatação linear, que vai depender de cada material. Sua unidade é °C-‑1. “Ele representa a dilatação térmica linear para cada unidade de comprimento e cada unidade de variação térmica”.
Exemplos
No nosso dia dia existem inúmeros exemplos de dilatação térmica linear dos materiais. Provavelmente você já deve ter percebido que na rede elétrica de energia existe uma "barriga" formada pelos fios entre um poste e outro, como mostra a figura abaixo.
 |
| Fonte: |
Isso acontece porque em dias mais quentes os fios da rede elétrica sofrem dilatação linear devido ao aumento da sua temperatura, fazendo com que seu comprimento aumente. Se em um dia com temperatura elevada os fios já se encontrassem completamente esticados, quando a noite chegasse, por exemplo, ou em um dia frio, os fios iriam se contrair e comprometeria toda instalação.
Um outro exemplo são os trilhos dos trens. Em algumas regiões dos trilhos, existem umas separações deixadas propositalmente, como mostra a figura abaixo.
 |
| Fonte: www.geocities.ws |
Isso é deixado durante a obra justamente para que quando a temperatura desse material sofrer um aumento e, portanto, o material sofrer uma dilatação, a obra não sela danificada.
Referências:
Paulo Cesar M. Penteado, Carlos Magno A. Torres; Física ciência e Tecnologia. Volume 2, 1ª edição, São Paulo, 2005.
Veja também:
Veja também:
