Dilatação térmica: dos sólidos aos líquidos

Uma variação que acontece diante das dimensões de um corpo, quando está submetido a diferença de temperatura, é a dilatação térmica, muito estudada na física. Independente da fórmula dos corpos, sejam sólidos, líquidos ou gasosos, há diferença na dimensão, conforme a diferença da temperatura.

Isso altera o comprimento, a dureza, a condutividade elétrica e várias outras funções, tudo por meio da temperatura do corpo. Leia, aqui no Gestão Educacional, todas as informações e todos os tipos de dilatação térmica.

Dilatação térmica dos sólidos

O aumento da temperatura aumenta, também, a vibração e a distância entre os átomos formadores do corpo sólido. Diante disso, há um aumento na dimensão.

Conforme a dilatação é maior em determinada dimensão, a dilatação dos sólidos pode ser classificada entre linear, superficial e volumétrica. Leia mais, abaixo.

Dilatação linear

Esse tipo de dilatação considera apenas a dilatação que foi sofrida em uma das dimensões. Isso acontece com fios, em que o comprimento é mais relevante do que a espessura.

O cálculo usado na dilatação linear é: ΔL = L0.α.Δθ

Cada elemento significa:

• ΔL: quantidade da variação do comprimento (m ou cm);
• L0: tamanho do comprimento inicial (m ou cm);
• α: quantidade do coeficiente de dilatação linear (ºC-1);
• Δθ: quantidade da variação de temperatura (ºC).

Dilatação superficial

Chamada assim quando a dilatação foi sofrida em uma determinada superfície. Isso acontece comumente em chapas de metal.

A fórmula utilizada para cálculo é: ΔA = A0.β.Δθ

Em que os elementos representam:

• ΔA: quantidade da variação da área (m2 ou cm2);
• A0: valor da área inicial (m2 ou cm2);
• β: quantidade de dilatação superficial (ºC-1);
• Δθ: número de variação de temperatura (ºC).

O coeficiente de dilatação superficial, representado por β, é a mesma quantidade de duas vezes o valor do coeficiente de dilatação linear, que é α – no caso, a fórmula é: β = 2 . α.

Dilatação volumétrica

O cálculo da dilatação volumétrica acontece com o aumento no volume do corpo, por exemplo, em barras de ouro. A fórmula utilizada para esse cálculo é: ΔV = V0.γ.Δθ

Nesse caso, os símbolos representam:

• ΔV: quantidade da variação do volume (m3 ou cm3);
• V0: número do volume inicial (m3 ou cm3);
• γ: quantidade do coeficiente de dilatação volumétrica (ºC-1);
• Δθ: valor da variação de temperatura (ºC).

O coeficiente volumétrico, representado por γ, é sempre 3 vezes maior que o coeficiente da dilatação linear, no caso α – γ = 3 . α.

Valores da dilatação linear

A dilatação que o material sofre vai variar diante do material composto, dessa maneira, no cálculo da dilatação, há a consideração de qual substância o material é feito, por meio do coeficiente de dilatação linear α.

Veja a tabela, abaixo, com o valor de cada substância:

Dilatação térmica dos líquidos

Os líquidos, mesmo com algumas exceções, têm o seu volume aumentado quando a temperatura aumenta, assim como os sólidos. Porém, precisamos lembrar que não possuem forma própria, assumindo a mesma do recipiente que as cerca. 

Nesse caso, para os líquidos, não há porque calcular a dilatação linear e nem a superficial, somente a volumétrica. Veja, a seguir, a tabela do coeficiente de dilatação volumétrica de determinadas substâncias: