O documento discute os conceitos de dilatação térmica, explicando que quando a temperatura de um sólido aumenta, suas moléculas se agitam mais fazendo com que ele aumente de tamanho. Também fala sobre dilatação linear e como diferentes materiais se dilatam em quantidades diferentes quando aquecidos, medido pelo coeficiente de dilatação. Por fim, explica o funcionamento da lâmina bimetálica.

1. Dilatação térmica dos sólidos
A dilatação térmica dos sólidos ocorre quando um corpo tem sua temperatura aumentada.
Assim, o grau de agitação de suas moléculas também aumenta, aumentando também a
temperatura e, consequentemente, variando suas dimensões.
Espaço deixado propositalmente entre dois segmentos de trilho de uma ferrovia
Tratando-se da dilatação térmica dos sólidos podemos afirmar que a maioria dos objetos
aumenta de tamanho quando aumentamos sua temperatura. Você já deve ter percebido
espaços que separam os blocos de concreto de uma calçada, ou até mesmo os espaços vagos
nos trilhos de uma estrada de ferro. Podemos verificar espaços assim em pontes muito
longas, ou seja, elas não são construídas somente em um único bloco de concreto. Na
verdade elas são formadas por vários blocos de concreto.
Mas por que os materiais se dilatam? Tal fato ocorre, pois, quando um corpo absorve calor,
a agitação térmica de suas moléculas torna-se mais intensa, provocando um aumento na
temperatura desse corpo. Com o aumento da agitação térmica, aumenta a amplitude de
vibração de cada átomo, assim o volume necessário para acomodar os átomos ou moléculas
de uma substância em alta temperatura é maior do que o volume ocupado pelas mesmas
partículas quando o material está em temperaturas mais baixas.
Dilatação linear dos sólidos
Um sólido possui três dimensões: comprimento, largura e altura. Se observarmos ou
levarmos em consideração apenas a variação de uma de suas dimensões, quando acontece a
dilatação em um sólido, essa dilatação será denominada dilatação linear.
Ao ser aquecida, a barra de ferro tem seu comprimento aumentado

2. Portanto, um material (ou substância) quando é aquecido tem suas dimensões alteradas. Na
maioria dos casos envolvendo sólidos, essas variações são facilmente percebidas, mas uma
observação rigorosa é capaz de indicar fatores que vão influenciar no processo de dilatação
sofrido pela substância.
Como a dilatação é causada pelo aumento de temperatura, podemos dizer que quanto maior
for o aumento de temperatura maior será a dilatação. Dessa forma, para variações não
muito grandes de temperatura, a dilatação do comprimento é proporcional a ela, sendo
normalmente imperceptível.
Quanto à dilatação linear, podemos afirmar que o tipo de material tem influência na
dilatação da substância. Essa característica dos materiais pode ser representada por um
número chamado de coeficiente de dilatação que é obtido experimentalmente e que informa
quanto uma unidade de comprimento da substância se dilata ao sofrer variação de
temperatura de 1°C.
O modo como cada um desses fatores (variação da temperatura, comprimento inicial da
barra e material do qual ela é constituída) influi na dilatação pode ser traduzido
matematicamente por uma equação bastante simples. Vejamos a figura acima, nela temos
uma barra metálica de comprimento L0 e temperatura inicial T0, ao ser aquecida durante
certo intervalo de tempo, passará a ter um comprimento final L e temperatura final To.
Dessa forma, a barra sofre uma dilatação linear ∆L que pode ser calculada pela diferença
entre L e L0 quando sofreu uma variação na sua temperatura (∆T) calculada entre T e T0.
Assim, temos:
∆L= L0 .α .∆T ou L= L0 (1+ α.∆T)
No SI, o comprimento inicial da barra é dado em metros, o coeficiente de dilatação linear
do material α é dado em K-1
e a variação de temperatura ∆T é dada em K. Porém é mais
usual utilizar o coeficiente de dilatação do material em °C-1
e a variação da temperatura em
°C.
Onde ∆L = Lf – Li é a variação do comprimento, ou seja, a dilatação linear da barra. E ∆t =
tf – ti é a variação da temperatura da barra. Experimentalmente verifica-se que:
- o comprimento inicial (Li) é proporcional à temperatura inicial (ti);
- o comprimento final (Lf) é proporcional à temperatura final (tf);
- a dilatação linear depende do material que constitui a barra.
Mediante essas constatações foi determinada a seguinte equação para dilatação linear dos

3. corpos: ∆L = Li α ∆t, onde α é denominada de coeficiente de dilatação linear, é uma
constante característica do material que constitui o corpo. Por exemplo, para o alumínio
temos que α = 0,000023 por °C (ou °C-1
), isso quer dizer que o alumínio dilata 23
milionésimos de seu comprimento a cada 1°C de variação na sua temperatura, ou seja, uma
dilatação muito pequena e que possivelmente só pode ser vista em microscópio.
Lâmina Bimetálica
Lâmina Bimetálica em um circuito elétrico
A lâmina bimetálica é um dispositivo utilizado em alguns aparelhos bem conhecidos, como o
pisca-pisca (encontrado em árvores de Natal, por exemplo) e o ferro elétrico de passar
roupas. Ela é formada por dois metais de diferentes coeficientes de dilatação, colados
fortemente. A lâmina só se mantém retilínea na temperatura em que foi feita a colagem. Se
a temperatura variar, a lâmina encurva, pois os dois metais vão sofrer diferentes
dilatações.
Ao juntarmos duas lâminas diferentes – por exemplo, ferro e latão – unidas firmemente,
teremos uma lâmina bimetálica. Quando em temperatura ambiente, as lâminas são planas e
possuem as mesmas dimensões. Ao ser aquecida, como os dois materiais possuem
coeficientes de dilatação diferentes, uma das lâminas se dilata mais que a outra. Para que
as duas lâminas se mantenham unidas, elas se curvam como na figura abaixo.
latão > invar

4. Esta propriedade da lâmina bimetálica é muito usada para provocar aberturas e
fechamentos de circuitos elétricos.
No ferro elétrico, por exemplo, a lâmina bimetálica funciona como um termostato, isto é,
um regulador de temperatura, que a mantém praticamente constante.
Quando o ferro se aquece, a lâmina se curva, desligando o circuito. A temperatura então
diminui e a lâmina retoma sua posição inicial e o circuito se fecha. O novo aquecimento faz
com que o ciclo se repita, de modo que a temperatura se mantém em torno de um valor
praticamente constante.
A lâmina bimetálica também é utilizada como dispositivo interruptor de corrente elétrica
em vários outros aparelhos, como, por exemplo, relês e disjuntores. Nessas aplicações,
quando a intensidade da corrente elétrica atinge um valor acima do máximo estabelecido, a
energia dissipada aquece a lâmina que, ao encurvar-se, desliga o circuito.
Conversão de Escalas
Celsius para Kelvin, Kelvin para Celsius
A diferença entre as escalas Celsius (C) e Kelvin (K) é simplesmente o ponto 0. Assim para
fazermos a conversão basta somar 273:
K = C + 273
Ex: Converta 37°C para a escala Kelvin.
K = C + 273
C = 37°C
K = 37 + 273
K = 310K
Celsius para Fahrenheit, Fahrenheit para Celsius
Observando a figura vemos que a diferença entre os pontos de fusão e de ebulição da água
representam a mesma variação de temperatura. Logo:
(C- 0) / (100 - 0) = (F - 32) / (212 - 32)
(C / 100) = (F - 32)/180
Simplificando, temos:
C / 5 = (F - 32) / 9
Ex: Converta 37°C para a escala Farenheit.
C/ 5 = (F - 32) / 9
C = 37°C
37 / 5= (F - 32) / 9

5. 7,4 = (F - 32) / 9
9 . 7,4 = F - 32
F - 32 = 66,6
F = 66,6 + 32
F = 98,6°F
Kelvin para Fahrenheit, Fahrenheit para Kelvin
Para converter da escala Kelvin para Fahrenheit, podemos converter de Celsius para Kelvin
e então para Farenheit ou usar a fórmula
C / 5 = (F - 32) / 9
C = K - 273
(K - 273) / 5 = (F - 32) / 9
Refaça os exercícios.