O processo de dilatação térmica é, basicamente, o efeito de uma determinada quantidade de calor sobre um determinado corpo. Esse corpo pode estar em estado gasoso, líquido ou sólido.
Dilatação significa expansão, ou seja, a dilatação térmica acontece quando um corpo sofre aumento de volume, em decorrência do aumento da sua temperatura. Esse processo faz com que as moléculas presentes nesse corpo, se agitem, gerando o aumento da distância entre elas.
É possível observar esse fenômeno da dilatação térmica de várias formas diferentes, por exemplo, quando vemos os ferros dos trilhos de trem amassados ou quando vemos alguma estrutura de ferro danificada na rua. Geralmente isso acontece por causa do aumento da temperatura dessas estruturas.
Esse procedimento acontece de forma mais clara nos gases, depois nos líquidos e de forma mais leve nos sólidos.
Todos os corpos que possuem altura, largura e profundidade pode sofrer algum tipo de alteração, quando entrado em contato com o calor.
Assim como a calorimetria, a dilatação térmica estuda os efeitos do calor sobre os corpos.
Dilatação Térmica dos Sólidos
Os corpos sólidos sofrem aumento da sua dimensão quanto tem a sua temperatura aumentada. Isso acontece porque no momento do aumento de temperatura, os átomos se distanciam entre si.
A dilatação dos sólidos pode ser classificada em três tipos. São eles: linear, superficial e volumétrica. Veja abaixo mais explicação sobre eles:
Dilatação Linear
Neste tipo de dilatação, apenas uma das dimensões de um corpo é levada em consideração, com o aumento da sua temperatura.
A fórmula usada para calcular a dilatação linear é a seguinte:
Nesta fórmula, o primeiro elemento representa a variação do comprimento (que pode ser em metro ou centímetro). O segundo elemento representa o comprimento inicial (que também pode ser em metro ou centímetro), o terceiro elemento que representa o coeficiente de dilatação linear (ºC-1) e o último elemento representa a variação de temperatura.
O coeficiente de dilatação linear é classificado como o material de que o corpo é feito. Essa informação é importante para calcular a dilatação linear de um determinado corpo.
Veja na lista abaixo alguns exemplos de corpos sólidos e seus coeficientes de dilatação:
- Porcelana | Coeficiente: 3.10-6
- Vidro Comum | Coeficiente: 8.10-6
- Platina | Coeficiente: 9.10-6
- Aço | Coeficiente: 11.10-6
- Concreto | Coeficiente: 12.10-6
- Ferro | Coeficiente: 12.10-6
- Ouro | Coeficiente: 15.10-6
- Cobre | Coeficiente: 17.10-6
- Prata | Coeficiente: 19.10-6
- Alumínio | Coeficiente: 22.10-6
- Zinco | Coeficiente: 26.10-6
- Chumbo | Coeficiente: 27.10-6
Dilatação Superficial
Neste tipo de dilatação, leva-se em consideração qual a dilatação sofrida pela superfície do corpo.
A fórmula usada para calcular a dilatação superficial é a seguinte:
Nessa fórmula, o primeiro elemento representa a variação da área (que pode ser por metro quadrado ou por centímetro quadrado), o segundo elemento representa a área inicial, o terceiro elemento representa o coeficiente de dilatação superficial e o último elemento representa a variação de temperatura.
O valor do coeficiente de dilatação superficial é dado através da multiplicação do valor do coeficiente de dilatação linear por 2.
Dilatação Volumétrica
Neste tipo de dilatação, leva em consideração o aumento no volume de um corpo.
A fórmula usada para calcular a dilatação volumétrica é a seguinte:
Nesta fórmula, o primeiro elemento representa a variação do volume (que pode ser em metro cúbico ou em centímetro cubico), o segundo elemento representa o volume inicial, o terceiro elemento representa o coeficiente de dilatação volumétrica e o último elemento representa a variação de temperatura.
Dilatação Térmica dos Líquidos
Na maioria das vezes, os corpos líquidos aumentam de volume no mesmo momento em que a sua temperatura é aumentada. Porém, não é possível calcular a sua dilatação linear ou a sua dilatação superficial, já que esses corpos não apresentam uma forma própria, e sim adquirem a forma do recipiente em que se encontram.
Só é possível calcular a dilatação volumétrica de alguns corpos líquidos. Veja na lista abaixo alguns exemplos e seus coeficientes de dilatação:
– Água | Coeficiente: 1,3.10-4
– Mercúrio | Coeficiente: 1,8.10-4
– Glicerina | Coeficiente: 4,9.10-4
– Álcool | Coeficiente: 11,2.10-4
– Acetona | Coeficiente: 14,93.10-4