Usuário(a):Rpez/Dilatação térmica
Em física, dilatação térmica é o nome que se dá ao aumento do volume de um corpo ocasionado pelo aumento de sua temperatura, o que causa o aumento no grau de agitação de suas moléculas e consequente aumento na distância média entre as mesmas. A dilatação ocorre de forma mais significativa nos gases, de forma intermediária nos líquidos e de forma menos explícita nos sólidos, podendo-se afirmar que: Dilatação nos gases > Dilatação nos líquidos > Dilatação nos sólidos.
Coeficiente de dilatação térmica
[editar | editar código-fonte]Fórmula genérica: materiais isotrópicos
[editar | editar código-fonte]Nos materiais isotrópicos pode-se calcular a variação de comprimento, e conseqüentemente de área e volume, em função da variação de temperatura:
- variação do comprimento em metros (m) ;
- coeficiente de dilatação linear em 1/Kelvin () ;
- comprimento inicial em metros (m) ;
- variação de temperatura em Kelvin (K) ou em graus Celsius (°C).
- Nota: Visto que se utiliza uma variação, uma diferença, é indiferente que a unidade de medida da temperatura seja graus Celsius ou Kelvin pois ambas são centigradas. Se o coeficiente de dilatação for dado em Fahrenheit, a temperatura do cálculo deve ser também Fahrenheit.
Tensor de dilatação térmica: materiais anisotrópicos
[editar | editar código-fonte]Os materiais cristalinos não cubicos apresentam uma dilatação anisotrópica:o seu coeficiente de dilatação varia com a direção. Para descrever a sua dilatação recorre-se a um tensor simétrico de ordem 2:
Por exemplo, para uma rede triclínica é necessário conhecer seis coeficientes de dilatação ortogonais, que não têm necessariamente que coincidir com os eixos do cristal.A dilataçaõ termica é causada pela fadiga do material em atrito com o corpo.é o caso do chocolate derretido.
Os valores próprios do tensor de dilatação térmica ou coeficientes de dilatação linear principais , e , permitem obter o coeficiente de dilatação volúmica traço do tensor:
Tipos de Dilatação
[editar | editar código-fonte]Quanto à dilatação dos corpos, esta é de três tipos, uma vez que existem três estados físicos da matéria (sólido, líquido e gasoso).
Dilatação linear
[editar | editar código-fonte]Na dilatação linear (uma dimensão), o comprimento de uma barra aumenta linearmente. As barras dos trilhos ferroviários são feitas com um espaçamento para a dilatação não causar problemas. Não que as barras dos trilhos ferroviárias sejam feitas no calor, mas para evitar que, com a dilatação térmica, o trilho seja retorcido, já no inverno, com as baixas temperaturas, os trilhos se "retraem", fazendo com que o espaçamento entre os trilhos aumente, vale lembrar também que a dilatação não é um fenômeno visível, variando de acordo com o material e a temperatura. A dilatação linear é apenas teórica, sendo que para que algo exista ele deve ser tridimensional, numa dilatação a matéria ira dilatar em três dimensões, mas como não é possível calcular essa dilatação, adota-se somente o calculo da dilatação linear.
∆L = α . Lo . ∆T Onde:
∆L: variação do comprimento do corpo que sofreu a dilatação linear.
Lo: comprimento inicial da superfície do corpo.
α : coeficiente de dilatação linear do material que constitui o corpo.
∆T: variação de temperatura sofrida pelo corpo.
Dilatação superficial
[editar | editar código-fonte]Na dilatação superficial (superfície = área, logo, neste caso temos duas dimensões). A dilatação do comprimento e da largura de uma chapa de aço é superficial. Se um disco ou chapa com um furo central dilatar, o tamanho do furo e da chapa aumentam simultaneamente. Ou seja, é aquela em que predomina a variação em duas dimensões, isto é, a variação da área.
∆S = β . So . ∆T Onde:
∆S: variação da área superficial do corpo que sofreu a dilatação linear.
So: área inicial da superfície do corpo.
β : coeficiente de dilatação superficial do material que constitui o corpo. É importante salientar que β = 2 x α.
∆T: variação de temperatura sofrida pelo corpo.
Dilatação volumétrica
[editar | editar código-fonte]Na dilatação volumétrica (calcula-se o volume, logo três dimensões: altura, largura e comprimento). A dilatação de um líquido ou de um gás é volumétrica. O coeficiente de dilatação volumétrica é dado da seguinte forma: Coeficiente de dilatação linear X 3 (o número três representa as dimensões altura, largura e comprimento) encontrando um novo valor que é utilizado nos cálculos onde se verifica a variação do volume.
∆V = γ . Vo . ∆T Onde:
∆V: variação do volume do corpo que sofreu a dilatação linear.
Vo: volume inicial da superfície do corpo.
γ : coeficiente de dilatação volumétrico do material que constitui o corpo. É importante salientar que γ = 3 x α.
∆T: variação de temperatura sofrida pelo corpo.
Coeficientes de dilatação linear
[editar | editar código-fonte]Os coeficientes de dilatação linear de algumas substâncias e elementos químicos[1] [2]a seguir indicados aplicam-se à faixa de temperaturas indicada. Quando não indicada presume-se uma temperatura ambiente. Na realidade estes coeficientes variam com a temperatura mas assume-se a sua exatidão na faixa indicada.
- Nota: clicando em cada um dos títulos é possível reordenar a tabela.
Bibliografia[editar | editar código-fonte]http://www.brasilescola.com/fisica/dilatacao-termica-calorimetria.htm Brasil escola-calorimetria http://www.if.ufrgs.br/~leila/dilata.htm http://www.ufsm.br/gef/Calor/calor19.pdf Ver também[editar | editar código-fonte]Referências |