DILATAÇÃO TÉRMICA LINEAR

COMPORTAMENTO TÉRMICO DOS SÓLIDOS

No estado sólido, as moléculas da substância se dispõem de maneira regular e entre elas agem intensas forças de coesão. As moléculas não permanecem em repouso, mas seus movimentos são limitados, havendo apenas uma vibração em torno de certas posições.

À medida que se aumenta a temperatura de um sólido, a amplitude das vibrações moleculares aumenta. em consequência, aumentam as dimensões do corpo sólido. A este fenômeno dá-se o nome de DILATAÇÃO TÉRMICA.

Ao passo que, se a temperatura diminuir as dimensões do sólido também diminuem, ocorrendo uma CONTRAÇÃO TÉRMICA.

As Leis e fórmulas da dilatação térmica são obtidas experimentalmente. Embora a dilatação ocorra simultaneamente nas três dimensões do sólido, é comum analisar separadamente uma dilatação térmica linear  (para uma dimensão), uma dilatação térmica superficial (para dimensões: área de uma superfície) e uma dilatação volumétrica (para três dimensões).

DILATAÇÃO LINEAR

O comprimento de uma barra é L_o na temperatura teta ϴ₀. Ocorrendo um aumento na temperatura  Δϴ = ϴ - ϴ₀ , onde  ϴ é a temperatura final, o comprimento da barra passa a ser L.

Ocorreu, portanto, uma dilatação linear, caracterizada pela variação de comprimento ΔL = L - L_o. Realizando a experiência, verifica-se que a variação de comprimento ΔL é diretamente proporcional ao comprimento inicial L_o e à variação de temperatura Δϴ , sendo válido escrever:  

ΔL=L₀ .α .Δϴ

O coeficiente de proporcionalidade α é uma característica do material que constitui a barra, denominada coeficiente de dilatação térmica linear desse material. da fórmula anterior:                      

Na prática diária há várias situações em que a dilatação térmica dos materiais pode provocar problemas que precisam ser resolvidos de forma conveniente. Veja alguns deles:

 Em dias quentes, os trilhos das ferrovias tendem a se dilatar, podendo encurvar. É necessário deixar espaços entre as barras de trilhos para permitir sua expansão.

Com altas temperaturas, as pontes e os viadutos se se dilatam. A solução seria deixar um espaço numa das extremidades e essa extremidade é colocada sobre roletes. Ou, outra opção é usar juntas de expansão.Como mostra a figura.

APLICAÇÃO

1 - Qual o aumento de comprimento que sofre uma extensão de trilhos de ferro com 1 000 metros ao passar de 0 ºC para 40 ºC, sabendo-se que o coeficiente de dilatação térmica linear do ferro é 12 . 10^-6 ºC^-1?

2 - Uma barra de determinada substância é aquecida de 20 ºC para 220 ºC. Seu seu comprimento à temperatura de 20 ºC é de 5, 000 cm e à temperatura de 220 ºC é de 5,002 cm. Determine o coenficiente de dilatação térmica linear da substância no intervalo de temperatura considerado.