terça-feira, 8 de abril de 2008

Aula de Dilatação Térmica dos Corpos Sólidos

Dilatação Térmica dos Sólidos

A experiência mostra que os sólidos, ao sofrerem um aquecimento, dilatam-se e, ao serem resfriados, contraem-se.
A dilatação ou a contração ocorre em três dimensões: comprimento, largura e espessura.
A essa variação nas dimensões de um sólido causada pelo aquecimento ou resfriamento denominamos dilatação térmica.
Dilatação Linear
É aquela em que predomina a variação em uma única dimensão, ou seja, o comprimento.
Para estudarmos a dilatação linear, consideremos uma barra de comprimento inicial Li, à temperatura inicial ti.
Aumentando a temperatura da barra para tf, seu comprimento passa a Lf.
Em que L = Lf – Li é a variação de comprimento, isto é, a dilatação linear da barra, na variação de temperatura t = tf – ti.
Experimentalmente, verificou-se que:
a) L é diretamente proporcional ao comprimento inicial Li.
b) L é diretamente proporcional à variação de temperatura t.
c) L depende do material que constitui a barra.
A partir dessas relações, podemos escrever.
L = Li t ou Lf = Li (1 + t)
Em que a é uma constante característica do material que constitui a barra, denominada coeficiente de dilatação linear. A unidade de é
1/ºC = ºC-1.

Aplicação
O comprimento de um fio de alumínio é de 40m a 20ºC. Sabendo-se que o fio é aquecido até 60ºC e que o coeficiente de dilatação térmica linear do alumínio é de 24.10-6 ºC-1, determine:
a) A dilatação do fio.
b) O comprimento final do fio.

Solução:
a) Dados: Li = 40m; ti = 20ºC; tf = 60ºC;
a = 24.10-6 ºC-1
A dilatação linear do fio é dada por:
L = L1 t L = 40 . 24 . 10-6 . (60 - 20)
L = 0,0384m
b) Lf = Li + L Lf = 40 + 0,0384
Lf = 40,0384m