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Dilatação térmica

Apresentação sobre dilatação térmica

1 de 19
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Profª: Daniela Fontana Almenara
Disciplina: Física
Turma: 2º Ano do Ensino médio
Dilatação Térmica dos Sólidos
Expansão das Moléculas
• Temperatura: é a medida do grau de agitação das moléculas;
• Calor: é a troca de energia causada exclusivamente por uma
diferença de temperatura.
É importante que saibamos o que são temperatura e calor.
Imagem: SEE-PE
Em física, dilatação térmica é o nome que se
dá ao crescimento das dimensões de um corpo,
ocasionado pelo aumento de sua temperatura.
Dilatação Térmica
Definição
Para pensar melhor...
• Como facilitar a abertura da tampa de um vidro
de azeitonas ?
• A tampa de metal e o vidro sofrerão alterações
quando aquecidas?
• Como esse fenômeno pode ser explicado
fisicamente?
Você já observou os trilhos em uma estrada de
ferro?
Imagem:Powerkites16/classicalmusic.mzrt@gmail.com/PublicDomain.
Os fios de telefone ou luz,
expostos ao Sol, variam
suas temperaturas, fazendo
com que o fio se estenda
de um comprimento inicial
(Lo) para um comprimento
final (L), aumentando assim
sua curvatura.
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Dilatação térmica

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  • 2. Expansão das Moléculas • Temperatura: é a medida do grau de agitação das moléculas; • Calor: é a troca de energia causada exclusivamente por uma diferença de temperatura. É importante que saibamos o que são temperatura e calor. Imagem: SEE-PE
  • 3. Em física, dilatação térmica é o nome que se dá ao crescimento das dimensões de um corpo, ocasionado pelo aumento de sua temperatura. Dilatação Térmica Definição
  • 4. Para pensar melhor... • Como facilitar a abertura da tampa de um vidro de azeitonas ? • A tampa de metal e o vidro sofrerão alterações quando aquecidas? • Como esse fenômeno pode ser explicado fisicamente?
  • 5. Você já observou os trilhos em uma estrada de ferro? Imagem:Powerkites16/classicalmusic.mzrt@gmail.com/PublicDomain.
  • 6. Os fios de telefone ou luz, expostos ao Sol, variam suas temperaturas, fazendo com que o fio se estenda de um comprimento inicial (Lo) para um comprimento final (L), aumentando assim sua curvatura. Imagem: Hugh Venables / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic.
  • 7. Ocorre quando o corpo sofre expansão em uma dimensão A dilatação do fio depende de três fatores: • da substância da qual é feito o fio; • da variação de temperatura sofrida pelo fio; • do comprimento inicial do fio. Dilatação Linear Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
  • 8. EQUAÇÃO DA DILATAÇÃO LINEAR ∆L = Lo.α.∆T Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
  • 9. • ∆L é variação de comprimento do fio, ou seja, ∆L = Lf – Lo; • Lo é o comprimento inicial; • Lf é o comprimento final; • α é o coeficiente de dilatação linear, uma característica da substância. Sua unidade é o °C-1; • ∆T é a variação de temperatura, ou seja, ∆T = Tf - To, onde To representa a temperatura inicial do fio e Tf a temperatura final.
  • 10. • Há corpos que podem ser considerados bidimensionais, pois sua terceira dimensão é desprezível, frente às outras duas, por exemplo, uma chapa. A expansão ocorre nas suas duas dimensões lineares, ou seja, na área total do corpo. Dilatação Superficial Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
  • 11. Vemos uma chapa retangular que, ao ser aquecida, teve toda a sua superfície aumentada, passando de uma área inicial a uma área final. Ou seja, a variação da área de superfície S pode ser escrita por: ∆A= A f – A 0 Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
  • 12. A dilatação superficial, analogamente à dilatação linear, depende: • da variação de temperatura sofrida pelo corpo; • da área inicial; • do material do qual é feito o corpo. O coeficiente utilizado neste caso, é o de dilatação superficial β, que equivale a duas vezes o coeficiente de dilatação linear, isto é: 𝛽 = 2𝛼. Sua unidade também é o °C-1 .
  • 13. • ∆A é a dilatação superficial ou o quanto a superfície variou; • β é o coeficiente de dilatação superficial; • Ai é a área inicial; • ∆T é a variação de temperatura. ∆A = β.Ai.∆T EQUAÇÃO DA DILATAÇÃO SUPERFICIAL Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
  • 14. A grande maioria dos corpos sólidos possui três dimensões: altura, comprimento e espessura. Quando aquecido, o sólido sofre expansão em cada uma delas, resultando em um aumento no volume total do corpo. Dilatação Volumétrica Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de imagem de Autor Desconhecido.
  • 15. EQUAÇÃO DA DILATAÇÃO VOLUMÉTRICA De forma similar aos casos anteriores, temos a proporcionalidade entre: • variação da dimensão; • dimensão inicial; • variação da temperatura. Adicionando-se um coeficiente que depende do material do qual o sólido é formado, garantimos a relação entre os termos da equação da dilatação volumétrica . Imagem:SEE-PE,redesenhado apartirdeimagemdeAutor Desconhecido.
  • 16. Onde: • ΔV = Vf – V0 é a variação do volume; • V0 é o volume inicial; • ΔT = T – To é a variação da temperatura; • γ é o coeficiente de dilatação volumétrico; γ = β = 3α para uma mesma substância. Sua unidade também é o °C-1. ΔV= γ .V 0 . ΔT Assim, obtém-se:
  • 17. 1º Exemplo • O comprimento de um fio de alumínio é de 40 m a 20 𝑜 𝐶. Sabendo-se que o fio é aquecido até 60 𝑜 𝐶 e que o coeficiente de dilatação linear do alumínio é de 24. 10−6 𝑜 𝐶−1 , determinar: a) A dilatação do fio; b) O comprimento final do fio.
  • 18. • Uma placa retangular de alumínio tem 10 cm de largura e 40 cm de comprimento, à temperatura de 20 𝑜 𝐶. Essa placa é colocada num ambiente cuja temperatura é de 50 𝑜 𝐶. Sabendo-se que 𝛽 𝑎𝑙 = 46. 10−6 𝑜 𝐶−1 , calcular: a) A dilatação superficial da placa; b) A área da placa nesse ambiente. 2º Exemplo
  • 19. • Um paralelepípedo a 100 𝐶 possui dimensões iguais a 10 cm x 20 cm x 30 cm, sendo constituído de um material cujo coeficiente de dilatação térmica linear é 8,0 . 10−6 𝑜 𝐶−1 . Determinar o acréscimo de volume quando sua temperatura aumenta para 1100 𝐶. 3º Exemplo