Dilatação dos Líquidos
Agora vamos estudar como os líquidos se dilatam! Preparados? Como já aprendemos na apostila de Hidrostática, a forma de um líquido depende do recipiente em que ele está contido. Dessa maneira, não há sentido falarmos em dilatação linear ou superficial para um líquido. A única forma de dilatação analisada será a volumétrica.
A variação do volume de um líquido (ΔVL) é dada pelo produto entre seu volume inicial (V0), o coeficiente de dilatação volumétrica para esse liquido (γL) e a variação de temperatura à qual ele é submetido (ΔT).
Dilatação Anômala da Água
Lembra quando falamos que existem alguns materiais que se contraem quando a temperatura aumenta? Por incrível que pareça, isso acontece com a água! Já percebeu que os cubos de gelo ocupam mais espaço na forminha do que a água líquida que você levou para a geladeira? Não? Faça o teste, você vai comprovar isso! Ainda não acreditou? Vou te provar. Lembra aquela vez em que você colocou uma latinha de refrigerante no congelador e ela estourou? Isso acontece porque a água ali dentro se expandiu quando congelou!
Mas você pode estar se perguntando: por que isso acontece? A água se comporta assim por causa das ligações químicas que apresenta! O mais interessante é que isso só acontece para um trecho específico de temperatura, entre 0 °C e 4 °C. A água encolhe quando é aquecida e expande quando é resfriada nessa faixa de temperatura. Por esse mesmo motivo, ocorre a expansão da água quando congelada; chamamos isso de dilatação anômala da água.
Você já pensou por que alguns lagos congelam apenas em sua superfície? Isso acontece justamente porque a água se expande quando resfriada até (ou abaixo de) 4 °C. Ou seja, o volume da água aumenta, diminuindo sua densidade e levando a parte congelada para a superfície.
Dilatação Aparente
Agora que já estudamos separadamente o que acontece com o volume dos líquidos e dos sólidos quando ocorre um aumento de temperatura, podemos pensar em algo um pouco mais complexo.
Lembra que um líquido sempre está obrigatoriamente contido em um recipiente? Então, agora imagine um copo de vidro cheio de água líquida.
Agora, suponha que queremos ter um jeito prático de calcular a dilatação volumétrica da água. Um dos meios para fazer isso é justamente esquentar esse copo e verificar quanto o volume de água aumentou, certo? E é justamente aqui que está o problema! Ao esquentarmos o copo cheio de água, não é só o líquido que irá se dilatar, o copo também vai! Assim, o volume do recipiente também vai aumentar e o que vamos observar para o líquido é uma dilatação aparente.
Então, espera aí, será que não temos como descobrir qual foi a dilatação real do líquido? Claro que temos! O aumento real que o volume do líquido teve é igual à soma da dilatação aparente que ele teve em relação ao copo com a dilatação volumétrica do recipiente. Isso é escrito matematicamente assim:
Para aplicar essa equação, basta que você lembra das equações de dilatação que vimos anteriormente!
Vale o conhecimento! Quando usamos um recipiente cujo coeficiente de dilatação volumétrica (γ) é muito pequeno, a dilatação aparente do líquido torna-se praticamente igual à dilatação real.