Dilatação Linear

Aplicação
Numa região do rio Purus, o termômetro indica 30ºC. Qual o valor dessa temperatura na escala Fahrenheit?

Solução: 


Variação de Temperatura – Consideremos que a temperatura de um sistema varia de um valor
inicial t₁ para um valor final t₂ num dado intervalo de tempo. A variação de temperatura t é dada pela diferença entre o valor final, t₂ e o valor inicial t₁.

t = t₂ – t₁

Logicamente, a variação de temperatura será positiva (t > 0) quando a temperatura aumentar (t₂ > t₁), negativa (t < 0) quando a temperatura final for menor que a inicial (t₂ < t₁).

Vamos correlacionar as variações de temperatura expressas na escala Celsius (t_C), Fahrenheit (t_F) e Kelvin (t_K).


Aplicação

No dia da inauguração do largo de São Sebastião, no centro histórico de Manaus, ao lado do teatro Amazonas a temperatura registrada pela manhã foi de 28ºC e à tarde foi de 34ºC. Qual é o valor dessa variação de temperatura expresso na escala:

a) Kelvin?

b) Fahrenheit?

Solução:

a)
  

b)


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 L_i, à temperatura inicial t_i.

Aumentando a temperatura da barra para t_f, seu comprimento passa a L_f.

Em queL = L_f – L_i é a variação de comprimento, isto é, a dilatação linear da barra, na variação de temperaturat = t_f – t_i. 
 

Experimentalmente, verificou-se que:

a) L é diretamente proporcional ao comprimento inicial L_i .

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 = L_it ou L_f = L_i (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.

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