qual é a funcionalidade da dilatação dos solidos, dos líquidos e dos gases?
Soluções para a tarefa
Os líquidos podem sofrer dilatação térmica, assim como os sólidos, quando aquecidos. A dilatação dos líquidos ocorre quando sua temperatura aumenta, de forma que suas moléculas fiquem mais agitadas. Para determinarmos a dilatação do volume de um líquido, precisamos conhecer o seu coeficiente de dilatação volumétrica, mas, também, deve-se levar em conta a dilatação sofrida pelo recipiente que contém esse líquido.
A dilatação sofrida pelos líquidos é chamada de dilatação volumétrica. Nesse tipo de dilatação, todas as dimensões de um corpo ou fluido, como líquidos e gases, sofrem aumentos significativos em resposta a um aumento de temperatura. Tal fenômeno surge em razão da agitação térmica das moléculas do corpo: quanto maior a temperatura, maior é a amplitude da agitação dessas moléculas, que passam a deslocar-se em um espaço maior.
Dilatação de Sólidos
Vimos que, conforme aumenta a temperatura, ocorre um aumento nas dimensões do corpo e que a temperatura é o grau de agitação das moléculas. Quanto maior é a agitação das moléculas, mais colisões existem entre elas, fazendo com que ocorra uma separação molecular maior.
A Dilatação dos Sólidos pode ser de 3 tipos:
Dilatação Linear
Quando apenas uma de suas dimensões é analisada. Geralmente é aplicado na dilatação de barras e cabos.
A variação no comprimento do sólido é dada pela expressão:
Dilatação de Sólidos
Vimos que, conforme aumenta a temperatura, ocorre um aumento nas dimensões do corpo e que a temperatura é o grau de agitação das moléculas. Quanto maior é a agitação das moléculas, mais colisões existem entre elas, fazendo com que ocorra uma separação molecular maior.
A Dilatação dos Sólidos pode ser de 3 tipos:
Dilatação Linear
Quando apenas uma de suas dimensões é analisada. Geralmente é aplicado na dilatação de barras e cabos.
Onde Δl é a variação do comprimento da barra, α é o coeficiente de dilatação linear do material e ΔT é a variação da temperatura.
Dilatação superficial
Quando duas de suas dimensões são analisadas. Geralmente é aplicado na dilatação de placas ou chapas.
Onde ΔA é a variação na área da placa, β é o coeficiente de dilatação superficial do material e ΔT é a variação da temperatura.
Dilatação volumétrica
Quando as três dimensões são analisadas. É aplicado a qualquer sólido em que as três dimensões tem comprimento variáveis
Onde Δ V é a variação no volume do sólido, γ é o coeficiente de dilatação volumétrico do material e ΔT é a variação da temperatura.
Coeficientes de Dilatação
A unidade padrão do SI para os coeficientes de dilatação é o grau Celsius recíproco (°C-1). Os três coeficientes de dilatação se relacionam da seguinte maneira:
β=2α e γ=3α
Uma dica: grave sempre que o α é o coeficiente de dilatação linear (uma dimensão) e que, conforme é acrescentado uma dimensão, acrescenta-se 1α no coeficiente de dilatação.
Lâminas Bimetálicas
São lâminas de materiais diferentes que estão unidas e sofrerão a mesma variação de temperatura. Como a variação na temperatura das lâminas é a mesma e o material é diferente (diferentes coeficientes de dilatação) um dos materiais da lâmina ira se dilatar mais do que o outro, curvando a lâmina.
Dilatação dos gases
Muito raramente vemos um balão voando. Mas em algumas cidades o voo em balões ocorre com bastante frequência. É interessante ressaltar a física envolvida no funcionamento desse equipamento. Quando o baloeiro acende a chama da tocha do balão, ele faz com que o ar interno se dilate, enchendo o balão. Podemos dizer que as moléculas no ar aquecido têm maior energia cinética, portanto elas se chocam, com mais intensidade, com as paredes do balão, pressionando-as de dentro para fora.
Vejamos a figura abaixo: nela temos um recipiente fechado somente com ar em seu interior. Ao ser aquecido, o ar interno se expande e ao mesmo tempo empurra uma pequena gota de mercúrio que está contida no tubo horizontal. Como sabemos, quando aquecido, o ar se dilata e ocupa um volume maior. Nesse caso, supondo que o processo seja lento, podemos considerar que o ar dilata-se à pressão constante.
