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| DILATAÇÃO TÉRMICA |
INTRODUÇÃO
De um modo geral, quando aumentamos a temperatura de um corpo (sólido ou líquido), aumentamos a agitação das partículas que formam esse corpo. Isso causa um afastamento entre as partículas, resultando em aumento nas dimensões do corpo (dilatação térmica). Por outro lado, uma diminuição na temperatura de um corpo acarreta uma redução em suas dimensões (construção térmica).
Na construção civil, por exemplo, para prevenir possíveis trincas e rupturas por causa da dilatação térmica dos materiais, utilizam-se as " folgas", chamados de juntos de dilatação.
TIPOS DE DILATAÇÃO
Dilatação Linear
DILATAÇÃO LINEAR
Embora a dilatação de um sólido ocorra em todas as dimensões, pode predominar a dilatação de apenas uma das suas dimensões sobre as demais. Ou, ainda, podemos estar interessados em uma única dimensão do sólido. Nesse caso, temos a dilatação Linear (DL).
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DILATAÇÃO SUPERFICIAL
A dilatação superficial corresponde à variação da área de uma placa quando submetida a uma variação de temperatura. As figuras abaixo representam uma placa retangular à temperatura To e à temperatura T >To .
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DILATAÇÃO VOLUMÉTRICA
Neste tipo de dilatação, vamos considerar a variação de volume, isto é, a dilatação nas três dimensões do sólido (comprimento, largura e altura). Veja o exemplo do quadro abaixo:
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RELAÇÃO ENTRE COEFICIENTES
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DILATAÇÃO DOS LÍQUIDOS
Os sólidos têm forma própria e volume definido, mas os líquidos têm somente volume definido. Assim o estudo da dilatação térmica dos líquidos é feita somente em relação á dilatação volumétrica. Esta obedece a uma lei idêntica á dilatação volumétrica de um sólido , ou seja , a dilatação volumétrica de um líquido poderá ser calculada pelas mesmas fórmulas da dilatação volumétrica dos sólidos.
Veja na tabela abaixo, o coeficiente de dilatação de alguns líquidos, medido em oC -1
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DILATAÇÃO DA ÁGUA
Em países onde os invernos são rigorosos, muitas pessoas deixam suas torneiras gotejando para não permitir que a água contida no encanamento se congele, devido ao pequeno fluxo, e os canos arrebentem. Do mesmo modo, nas encostas rochosas desses países, com a chegada do inverno, as águas que se infiltraram nas rachaduras congelam-se e aumentam de volume, provocando um desmoronamento.
Em regra geral, ao se elevar a temperatura de uma substância, verifica-se uma dilatação térmica.
Entretanto, a água, ao ser aquecida de 0o C a 4o C, contrai-se, constituindo-se uma exceção ao caso geral. Esse fenômeno pode ser aplicado da seguinte maneira:
| No estado sólido
, os átomos de oxigênio, que são muito eletronegativos, unem-se aos
átomos de hidrogênio através da ligação denominada ponte
de hidrogênio.
Em consequência disso, entre as moléculas, formam-se grandes vazios,
aumentando o volume externo (aspecto macroscópico).
Quando a água é aquecida de 0o C a 4o C, as ponte de hidrogênio rompem-se e as moléculas passam a ocupar os vazios existentes, provocando, assim, uma contração. Portanto, no intervalo de 0o C a 4o C, ocorre, excepcionalmente, uma diminuição de volume. Mas, de 4o C a 100o C, a água dilata-se normalmente. |
Os diagramas abaixo ilustram o comportamento do volume e da densidade em função da temperatura.
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Então, a 4o C, tem-se o menor volume para a água e, consequentemente, a maior densidade da água no estado líquido.
| Observação:
A densidade da água no estado sólido ( gelo ) é menor que a densidade da água no estado líquido. |
