Tipos De Dilatação: Linear, Superficial E Volumétrica.

Dilatação e Contração

Os átomos de qualquer sólido são unidos por um conjunto de forças muito intensas, de origem eletromagnética. A qualquer temperatura diferente do zero absoluto, esses átomos estão vibrando. Em baixas temperaturas, porém, a amplitude de vibração dos átomos é muito pequena, devido às forças mencionadas.

Vamos supor que se eleve a temperatura de um sólido, como uma esfera de aço, por exemplo. Os átomos do aço começam a vibrar com amplitude cada vez maior e, conseqüentemente, aumenta a distância entre eles.

Exemplo de dilatação:

Aquecimento de um corpo (foto 1, a esfera passa pelo anel; na foto 2, aquecemos a esfera; e na foto 3 a esfera aquecida dilatou e não passa pelo anel).

Didaticamente dividimos a dilatação ou contração em três partes:

a) Linear ou unidimensional: quando levamos em conta apenas a variação do comprimento de um objeto.

b) Superficial ou bidimensional: quando levamos em conta a variação da área (superfície) de um objeto.

c) Volumétrica ou tridimensional: quando levamos em conta a variação do volume de um corpo.

Dilatação linear

É aquela na qual predomina a variação em uma única dimensão, ou seja, no comprimento, largura ou altura do corpo.

Para estudarmos este tipo de dilatação, imagine uma barra metálica de comprimento inicial L0 e temperatura θ0.

— Se aquecermos esta barra até que a mesma sofra um variação de temperatura Δθ, notaremos que seu comprimento passa ser igual a L.

Podemos dizer matematicamente que a dilatação é:

— Mas se aumentarmos o aquecimento, de forma a dobrar a variação de temperatura, ou seja, 2Δθ, então observaremos que a dilatação será o dobro (2 ΔL).

Podemos concluir que a dilatação é diretamente proporcional a variação de temperatura.

— Imagine duas barras do mesmo material, mas de comprimentos diferentes. Quando aquecemos estas barras notaremos que a maior dilatará mais que menor.

Podemos concluir que a dilatação é diretamente proporcional ao comprimento inicial das barras.

— Quando aquecemos igualmente duas barras de mesmo comprimento, mas de materiais diferentes, notaremos que a dilatação será diferentes nas barras.

Podemos concluir que a dilatação depende do material (substância) da barra.

Dos itens anteriores podemos escrever que a dilatação linear é:

Onde:

L0 = comprimento inicial.

L = comprimento final.

ΔL = dilatação (DL > 0) ou contração (DL < 0)

Δθ = θ0 - θ(variação da temperatura)

α = é uma constante de proporcionalidade característica do material que constitui a barra, denominada coeficiente de dilatação térmica linear.

Das equações I e II, teremos:

(I) ΔL = L0 - L

(II) ΔL = α L0 - Δθ

A equação do comprimento final L = L0 (1 + α . Δθ), corresponde a uma equação de 1º grau e, portanto o seu gráfico será uma reta inclinada, onde: L = f (θ) L = L0 (1 + α . Δθ).

Obs:

Todos os coeficientes de dilatação, sejam α, β ou γ, têm como unidade: (temperatura)-1 ºC-1

Dilatação superficial

É aquela em que predomina a variação