TEMPERATURA E

DILATAÇÃO DE SÓLIDOS

TEMPERATURA E CALOR

A temperatura é uma grandeza escalar que mede o grau de agitação molecular de um corpo.

A temperatura de um corpo é proporcional àenergia cinética média das moléculas do corpo.

Calor é energia que flui de um corpo para outro devido a uma diferença de temperatura entre corpos.

Se 2 corpos A e B estão, separadamente, em equilíbrio térmico com um terceiro corpo T, então A e B estão em equilíbrio térmico entre si.OBS: equilíbrio térmico = mesma temperatura

São dispositivos construídos para medir a temperatura. Um termômetro é baseado em qualquer propriedade de um corpo que mude com a temperatura. Podem ser: de mercúrio, a álcool, clínico, de resistência elétrica, bimetálico, de pressão de gás, laser e infravermelho.

ESCALAS TERMOMÉTRICAS

Uma escala termométrica corresponde a um conjunto de valores numéricos onde cada um desses valores está associado a uma temperatura.

Para a graduação das escalas foram escolhidos, para pontos fixos, dois fenômenos que se reproduzem sempre nas mesmas condições: a fusão do gelo e a ebulição da água, ambos sob pressão normal.

1o. Ponto Fixo: corresponde à temperatura de fusão do gelo, chamado ponto do gelo.

2o. Ponto Fixo: corresponde à temperatura de ebulição da água, chamado ponto de vapor.

• Celsius: o ponto de fusão do gelo é de 0°C e a temperatura de fusão da água é de 100°C. Esta escala, facilitada pela divisão centesimal (100 partes). logo teve ampla aceitação. A escala Celsius é a mais usada em todo o mundo, menos nos países de língua inglesa, onde se usa a escala Fahrenheit.

• Fahrenheit: o ponto de fusão do gelo é 32°F e a temperatura de ebulição da água é de 212°F e o seu ponto zero é a temperatura de uma mistura de gelo e sal. É usada nos países de língua inglesa e tem grande aplicação na indústria.

c) Kelvin: o ponto zero dessa escala corresponde ao zero absoluto, ou seja, -273°C e segue a mesma divisão da escala Celsius. O zero absoluto corresponde a temperatura em que a energia cinética das moléculas de um corpo é nula, mas essa temperatura nunca foi atingida.

ESCALAS TERMOMÉTRICAS MAIS UTILIZADAS

TRANSFORMAÇÃO DE TEMPERATURA

9

32

5

273

5

−=−= FKc ttt

aumento de temperatura

o corpo sofre uma variação nas suas dimensões, quando varia a sua temperatura. A dilatação de um sólido com o aumento de temperatura ocorre porque com o aumento da energia térmica aumentam as vibrações dos átomos e moléculas que formam o corpo, fazendo com que passem para posições de equilíbrio mais afastadas que as originais.

Dilatação de Sólidos

a) Dilatação Linear:

Quando um sólido apresenta o comprimento como dimensão principal, ao ser aquecido ele varia muito mais de comprimento que de área ou de volume. Exemplo: fios, cabos, barras, trilhos, lâminas, etc.

Quanto maior o coeficiente de dilatação linear do material, mais o material dilata ao ser aquecido e maior a probabilidade de rachar como aquecimento.

Como os coeficientes de dilatação são muito pequenos ( C / ), existe dificuldade em ≌observar a dilatação. Em média, um fio metálico de 1 metro, sofrendo um aumento de temperatura de ,aumenta seu comprimento de 1 milímetro.C0100

510− C0

Num trilho temos que deixar uma folga (junta de dilatação) para compensar possíveis dilatações:

Quando o aquecimento é acima do normal, a dilatação é tão grande que mesmo com a junta de dilatação haverá deformação:

O metal apresenta coeficiente de dilatação linear grande. Isso significa que ele dilata muito e também contrai muito. Em linhas de transmissão, temos que deixar uma folga, para compensar possíveis contrações que podem ocorrer com a diminuição de temperatura.

Como α latão > α invar, para um mesmo aumento de temperatura o latão sofre uma dilatação maior, fazendo com que na lâmina ocorra uma dilatação desigual, produzindo o encurvamento. Como a dilatação do latão é maior, ele ficará na parte externa da curvatura. Se a temperatura ambiente atingir um valor muito alto, a lâmina encurva, fecha o circuito e dispara o alarme.

LÂMINA BIMETÁLICA

b) Dilatação Superficial:

Quando um sólido apresenta a superfície como dimensão principal, ao ser aquecido ele varia muito mais de área que de comprimento ou de volume. Exemplo: placas, chapas, etc.

A esfera não passa pelo anel: Após o anel ser aquecido, a esfera passa pelo anel:

Ao aquecermos um corpo com um orifício, o orifício se dilata como se fosse constituído da substância que o envolve.

b) Dilatação Volumétrica:

RELAÇÃO ENTRE COEFICIENTES