Como podemos explicar a dilatação do corpo ao ser aquecido?

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Atualizado em 30/09/2011, às 8h22.

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Como podemos explicar a dilatação do corpo ao serem aquecidos?
Como se ocorre a dilatação térmica?
Como podemos explicar a dilatação dos corpos ao serem aquecidos e quais fatores influenciam na dilatação que um corpo irá sofrer?
Que fatores influenciam na dilatação que um corpo irá sofrer ao ser aquecido?

Os objetos que nos cercam, assim como nós mesmos, somos formados por pequenas partículas conhecidas como moléculas. Esses objetos, quando se encontram no estado sólido, terão as suas moléculas fortemente ligadas uma nas outras e por isso a movimentação delas se restringe a pequenas oscilações.

O grau dessas oscilações determina uma grandeza física muito conhecida por nós, a temperatura. Em outras palavras, quanto mais agitadas estiverem as moléculas, maior será a temperatura. Quanto menor o estado de agitação molecular, menor a temperatura.

Desse fenômeno extrai-se uma consequência fundamental para o que se e estuda aqui. Quanto mais agitadas estiverem as moléculas de um determinado objeto, mais afastadas elas estarão entre si. O resultado disso é um aumento no tamanho do objeto, ou seja, quando aquecido, ele sofre uma dilatação.

Observe a figura abaixo:

O aumento de temperatura provoca um afastamento das moléculas e um consequente aumento do tamanho do corpo.

Com o aumento da agitação molecular, as moléculas ficam mais afastadas uma das outras. Por quê? Durante a agitação, duas forças atuam nas moléculas: a de atração, provocando aproximação; e a de repulsão, provocando afastamento.

Essas forças não são simétricas, de modo que a força de repulsão é maior do que a de atração. Assim, é possível concluir que o afastamento das moléculas é maior que a aproximação, resultando no aumento das dimensões do corpo.

A dilatação térmica é algo muito comum no nosso dia a dia, pois os objetos são constantemente submetidos a variações de temperatura. Na engenharia, esse fenômeno deve ser considerado na construção de algumas edificações, como por exemplo, na construção de pontes e viadutos.

Essas construções costumam ser feitas em partes e, entre essas partes, existe uma pequena folga para que, nos dias quentes, ocorra a dilatação sem nenhuma resistência. Do contrário, teríamos algum comprometimento da estrutura.

Dilatação linear
A dilatação térmica linear, ou simplesmente dilatação linear, ocorre em corpos em que o comprimento é a dimensão mais importante, como por exemplo, em cabos e vigas metálicas.

Por esse motivo, quando sujeitos a variações de temperatura, corpos com esse formato sofrerão, principalmente, variações no comprimento.

Essas variações estão diretamente relacionadas a três fatores:

o comprimento inicial do objeto (representada por L0);
o material de que ele é feito (representado por α );
a variação de temperatura sofrida por ele (representada por ΔT ).
A partir desses três fatores, pode-se chegar a uma equação matemática que mostra como determinar a alteração de comprimento sofrida por um corpo devido a variações de temperatura, como se vê na figura abaixo, em que ΔL representa precisamente a alteração de comprimento:

Dilatações superficial e volumétrica
As dilatações superficial e volumétrica são aquelas em que prevalecem, respectivamente, variações de área e de volume.

Os fatores que influenciam a dilatação térmica nesses casos são os mesmos da dilatação linear, ou seja: a dimensão inicial do material e a variação de temperatura.

Assim, as equações que determinam essas dilatações são muito semelhantes à equação da dilatação linear, como se pode ver no quadro abaixo.

As constantes β e γ são os respectivos coeficientes de dilatação superficial e volumétrica.

É importante assinalar que os três coeficientes apresentados se relacionam quando se trata de um único material.

Essa relação é dada a seguir:

Relação entre coeficientes

α1β2γ3

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A Dilatação Térmica no Cotidiano

Dilatação no Cotidiano

Em nosso cotidiano existem inúmeras situações que envolvem a dilatação térmica dos materiais. Quando colocamos uma quantidade de chá muito quente em um copo de vidro comum pode ocorrer de ele trincar. Isso ocorre porque a parte interna do copo se dilata ao ser aquecido, no entanto, o vidro é um mau condutor de calor de forma que a parte externa do mesmo demora para ser aquecida. Dessa forma, ocorre diferença de dilatação entre as partes interna e externa do copo, o que acaba por fazê-lo trincar.

As calçadas, quadras poliesportivas e até mesmo as lajes sofrem dilatação quando a temperatura aumenta e contração quando a temperatura diminui. Nesse processo de dilatação e contração podem acontecer fissuras que, no caso das lajes, acabam deixando a água passar quando ocorre chuva. Para evitar essas fissuras e rachaduras os pedreiros colocam juntas, no caso das quadras, e divisórias, no caso das calçadas, quando estão construindo as mesmas. Durante a construção de pontes e viadutos deixam-se pequenas fendas para que essas estruturas possam dilatar quando a temperatura aumentar, sem que aconteçam as rachaduras. Nas ferrovias existem pequenos espaços que separam um trilho de outro, possibilitando que eles se dilatem sem provocar danos à estrutura.

Assim como todos os casos descritos acima, o dente e os materiais utilizados nas obturações também sofrem dilatação térmica, no entanto eles têm diferentes coeficientes de dilatação, o que significa que um dilata mais que o outro. Por exemplo, comida muito quente e bebidas geladas excessivamente podem provocar danos aos dentes quando eles se dilatam ou contraem. Um dos possíveis danos são as quebras dos dentes e as cáries que podem acontecer quando há dilatação das obturações.

Publicado por Marco Aurélio da Silva Santos

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Como podemos explicar a dilatação do corpo ao serem aquecidos?

Quando o corpo é submetido a um aquecimento, os átomos adquirem maior energia cinética e passam a apresentar um maior deslocamento em torno do ponto de equilíbrio aumentando, assim, o distanciamento atômico. Esse maior distanciamento provoca a dilatação dos corpos.

Como se ocorre a dilatação térmica?

Como a dilatação térmica ocorre? A dilatação acontece quando as moléculas de um determinado material ficam agitadas graças ao aumento da temperatura que atua sobre o corpo. Assim, há uma expansão na dimensão física visível do objeto aquecido.

Como podemos explicar a dilatação dos corpos ao serem aquecidos e quais fatores influenciam na dilatação que um corpo irá sofrer?

Quando a temperatura aumenta, as moléculas começam a se agitar. Ou seja, a ação delas é maior, e causa a dilatação. Ao serem aquecidos os corpos recebem energia térmica na forma de calor. Então suas partículas aumentam a agitação térmica exigindo maior espaço entre elas, o que produz a dilatação do corpo como um todo.

Que fatores influenciam na dilatação que um corpo irá sofrer ao ser aquecido?

O principal fator que influencia na dilatação dos corpos é a temperatura dos mesmos: quanto mais quente mais dilatação, quanto mais frio mais contração.