Dilatação térmica aula

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Dilatação térmica aula

  1. 1. Dilatação térmica
  2. 2. Dilatação térmica dos sólidos <ul><li>No dia-a-dia podemos observar que entre os trilhos de ferro, nas quadras de futebol, em pontes e viadutos existem pequenas fendas de dilatação que possibilitam a expansão da estrutura sem que ocorram possíveis trincas e danos na estrutura. Esses acontecimentos são explicados através da dilatação térmica . </li></ul>
  3. 3. Dilatação térmica dos sólidos <ul><li>A temperatura mede o grau de agitação das moléculas, um grau de agitação maior indica uma temperatura maior. Assim, quando aquecemos um corpo conseqüentemente aumenta-se o grau de agitação das moléculas que o constitui. Esse acontecimento faz com que ocorra um aumento nas dimensões do corpo, fenômeno esse denominado de dilatação térmica . A diminuição de temperatura provoca, por conseqüência, a diminuição nas dimensões do corpo, chamada de contração térmica . Mas o que explica a dilatação térmica? Será somente o aumento da temperatura do corpo? Não, o que explica a dilatação térmica são as forças intermoleculares, essas fazem com que a distância entre as moléculas aumente ou diminua. </li></ul>
  4. 5. Tipos de dilatação térmica <ul><li>Entre elas temos: </li></ul>- Dilatação Linear - Dilatação Superficial - Dilatação Volumétrica
  5. 6. Dilatação Linear <ul><li>Estuda a dilatação em apenas uma dimensão (comprimento). </li></ul>
  6. 7. Dilatação Linear
  7. 8. Dilatação Linear Onde: ∆L : variação de comprimento do corpo que sofreu a dilatação linear. L0 : comprimento inicial do corpo. α : coeficiente de dilatação térmica do material que constitui o corpo. ∆ө : variação de temperatura sofrida p elo corpo .
  8. 9. Dilatação Linear ∆ L = L - L0 = Comprimento final menos o comprimento inicial. ∆ ө = ө - ө 0 = temperatura final menos temperatura inicial. L f = ∆L + L0 = Variação mais o comprimento inicial.
  9. 10. 1. (VUNESP-SP) A dilatação térmica dos sólidos é um fenômeno importante em diversas aplicações de engenharia, como construções de pontes, prédios e estradas de ferro. Considere o caso dos trilhos de trem serem de aço, cujo coeficiente de dilatação é α = 11 . 10-6 °C-1 . Se a 10°C o comprimento de um trilho é de 30m, de quanto aumentaria o seu comprimento se a temperatura aumentasse para 40°C? a) 11 . 10-4 m b) 33 . 10-4 m c) 99 . 10-4 m d) 132 . 10-4 m e) 165 . 10-4 m
  10. 11. Dilatação Superficial <ul><li>Estuda a dilatação em duas dimensões (comprimento e largura). </li></ul>
  11. 12. DILATAÇÃO SUPERFICIAL É aquela em que predomina a variação em duas dimensões, ou seja, a área. Consideremos uma placa de área inicial A i , à temperatura inicial t i . Aumentando a temperatura da placa para t f , sua área passa para A f .
  12. 13. DILATAÇÃO SUPERFICIAL
  13. 14. DILATAÇÃO SUPERFICIAL ∆ A = A0 . β . ∆ө ∆ A = variação da área da superfície do corpo que sofreu a dilatação superficial. A0 = área inicial da superfície do corpo. β = coeficiente de dilatação superficial do material que constitui o corpo. É importante saber que o coeficiente de dilatação superficial de um material é igual ao dobro do coeficiente de dilatação linear do mesmo material, ou seja, β = 2α. ∆ ө = variação de temperatura sofrida pelo corpo.
  14. 15. DILATAÇÃO SUPERFICIAL <ul><li>A = ∆A + A0
  15. 16. Para o cálculo da área final.
  16. 17. Primeiro calculamos a variação da área e depois somamos com a área inicial. </li></ul>
  17. 18. Exemplo: <ul><li>(1) Uma lâmina de ferro tem dimensões 10m x 15m em temperatura normal. Ao ser aquecida 500ºC, qual será a área desta superfície? Dado </li></ul>
  18. 19. Dilatação Volumétrica
  19. 20. Dilatação Volumétrica
  20. 21. Dilatação Volumétrica <ul><li>ΔV = V – V0 ΔV = V0 . γ . Δθ
  21. 22. Onde:
  22. 23. V = volume final V0 = volume inicial Δθ = θ – θ0 = variação da temperatura γ = 3α = coeficiente de dilatação volumétricA </li></ul>
  23. 24. FÓRMULAS DA DILATAÇÃO ∆ A = A0 . β . ∆ө ΔV = V0 . γ . Δθ

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