Você já percebeu que em pontes, viadutos ou entre os trilhos dos trens existem pequenos espaços deixados entre as placas de concreto ou entre os trilhos de ferros? Mas por que isso é feito? Por causa da dilatação! Mas, o que é dilatação? Estudaremos isso agora!
Você sabia que as dimensões dos objetos dependem da temperatura? Muito interessante, né? É justamente nisso que o conceito de dilatação se baseia. Quando a temperatura de um objeto aumenta, as moléculas ficam mais agitadas, ocupando mais espaço, normalmente aumentando o tamanho do objeto. Da mesma maneira, quando resfriamos um objeto, as moléculas ficam menos agitadas e ocupam menos espaço, fazendo com que o objeto encolha.
Já conseguiu compreender porque existem aqueles espaços entre entre as lajes e entre os trilhos dos trens? Eles servem para permitir que os materiais, quando aquecidos, possam se dilatar sem deformar ou ruir as estruturas.
Muito cuidado! Estudaremos isso mais adiante, mas é bom que você já saiba que existem substâncias que encolhem quando esquentam e que aumentam quando resfriadas.
Dilatação dos Sólidos
Dividiremos nosso estudo da dilatação em duas etapas. A primeira parte, que analisaremos agora, será a dilatação em sólidos. A segunda parte, envolvendo a dilatação dos líquidos, estudaremos no próximo tópico.
Quando tratamos de sólidos, podemos dividir a dilatação em três tipos. Sabemos que todos os tipos de sólidos possuem três dimensões. Assim, a dilatação pode ocorrer em uma, duas ou três dimensões.
Dilatação Linear
Quando um sólido possui uma dimensão muito maior do que as outras duas (como nos casos dos trilhos de trem, que possuem o comprimento muito maior que a largura), ou quando estamos interessados na dilatação do corpo em apenas uma dimensão, utilizamos o princípio da dilatação linear.
Sabemos que a dilatação ocorre quando há variação de temperatura, certo? Então, existe uma equação que nos permite encontrar a variação do comprimento deste corpo!
Essa equação nos diz que a variação do comprimento em uma direção (ΔL) é dada pelo produto entre o comprimento inicial (L0), um coeficiente de dilatação linear (α) – unidade (1/ °C ou 1/K) – e a variação de temperatura à qual ele é submetido (ΔT).
Dilatação Superficial
Este tipo de dilatação ocorre quando estamos interessados apenas em duas dimensões do sólido, normalmente quando vamos analisar placas ou objetos finos, nos quais a espessura não é importante no problema (como é o caso dos azulejos e das lajes nas calçadas). Novamente, sabemos que a dilatação ocorre quando há variação de temperatura. Existe uma equação que nos permite encontrar a variação superficial dos sólidos. Se liga nela!
Essa equação nos diz que a variação superficial (ΔS) é dada pelo produto entre área inicial da superfície (S0), o coeficiente de dilatação superficial (β) e a variação de temperatura (ΔT) à qual ele é submetido.
Na prática! Durante a construção de pontes e viadutos, pequenas fendas são deixadas para que essas estruturas possam dilatar superficialmente quando a temperatura aumentar, sem que rachaduras aconteçam.
Dilatação Volumétrica
O último tipo de dilatação que analisaremos é a volumétrica. Aqui estamos interessados na dilatação em todas as dimensões do sólido (como no casos em que colocamos líquidos quentes dentro de copos ou garrafas). Essa análise também é muito comum quando estamos estudando a dilatação de cubos sólidos! Também existe uma equação que nos permite encontrar essa variação volumétrica dos sólidos. Se liga nela!
Ela nos diz que a variação volumétrica de um sólido (ΔV) é dada pelo produto entre o volume inicial (V0), o coeficiente de dilatação volumétrica (γ) e a variação de temperatura à qual ele é submetido (ΔT).
Curioso! Sempre que colocamos um líquido muito quente dentro de um copo de vidro comum, estamos correndo o risco de trincar esse copo. Isso é explicado pela dilatação volumétrica: a parte interna do copo se dilata ao ser aquecida, mas a parte externa do copo demora para ser aquecida e, consequentemente, se dilata menos. Essa diferença de dilatação entre as partes interna e externa do copo é a responsável pela possibilidade de fazê-lo trincar.
Relação Entre os Coeficientes de Dilatação
Além dos tipos de dilatação e dos casos em que eles são aplicados, é muito importante que você conheça a relação matemática que existe entre os coeficientes de dilatação linear, superficial e volumétrico. Se liga!
Cuidado! Quando um objeto dilata, todas as dimensões aumentam, incluindo os furos, que dilatam como se ainda houvesse material ali. Tente visualizar a dilatação como se fosse a ampliação de uma foto.
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