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DILATAÇÃO TÉRMICA FÍSICA Prof.: Roberto Bahiense..

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Apresentação em tema: "DILATAÇÃO TÉRMICA FÍSICA Prof.: Roberto Bahiense.."— Transcrição da apresentação:

1 DILATAÇÃO TÉRMICA FÍSICA Prof.: Roberto Bahiense.

2 DILATAÇÃO TÉRMICA DOS SÓLIDOS Variação ocorrida nas dimensões de um corpo devido ao aquecimento do mesmo.

3 DILATAÇÃO TÉRMICA T0T0T0T0 T > T 0

4 DILATAÇÃO TÉRMICA 1.DILATAÇÃO TÉRMICA LINEAR 2.DILATAÇÃO TÉRMICA SUPERFICIAL 3.DILATAÇÃO TÉRMICA VOLUMÉTRICA 4.DILATAÇÃO TÉRMICA DOS LÍQUIDOS

5 L0L0 L LL 1. DILATAÇÃO TÉRMICA LINEAR (  L)  T>0 L 0 = Comprimento inicial. L = Comprimento final.  L = L – L 0  L = Dilatação linear.

6 L 0A T0T0 DILATAÇÃO TÉRMICA LINEAR (  L) LALA T0T0 L 0B = 2. L 0A Comparação entre duas barras de mesmo material, sofrendo a mesma variação de temperatura (  T B =  T A ), mas tendo comprimentos iniciais diferentes L 0B = 2.L 0A :  L B = 2.  L A Observa-se então, que: L  L0L  L0 A dilatação linear é diretamente proporcional ao comprimento inicial da barra. T LALA T LBLB L 0B = 2.L 0A  L B = 2.  L A

7 DILATAÇÃO TÉRMICA LINEAR (  L) Comparação entre duas barras de mesmo material, mesmos comprimentos iniciais (L 0A = L 0B ), mas sofrendo diferentes variações de temperatura  T B = 2.  T A : L 0A T0T0 LALA  L B = 2.  L A Observa-se então, que: L  TL  T A dilatação linear é diretamente proporcional à variação de temperatura sofrida pela barra. T A LALA T B LBLB L 0B T0T0  T B = 2.  T A  L B = 2.  L A

8 Portanto, observa-se que, a variação de comprimento sofrida por uma barra é diretamente proporcional ao comprimento inicial (L 0 ) e à variação de temperatura (  T). Então, podemos escrever a equação da dilatação linear:  L = L 0. .  T coeficiente de dilatação linear Na expressão acima,  é uma constante de proporcionalidade que depende do material, e é denominada de coeficiente de dilatação linear do material

9 UNIDADES DE  Como as unidades de  L e L são as mesmas, então a unidade de  fica sendo o inverso de uma unidade de temperatura: Que é denominada de grau Celsius recíproco. Tem-se ainda: K -1 ou ºF -1. Observe que K -1 = ºC -1

10 SIGNIFICADO DE  Tomemos o exemplo do Ferro (F e ):  Fe = 1, ºC -1 Observando a expressão do , concluímos que uma barra de ferro de comprimento inicial 1 m, ao sofrer uma variação de temperatura de 1 ºC, terá seu comprimento aumentado em 1, m.

11 COMPRIMENTO FINAL - L

12 GRÁFICO DA DILATAÇÃO LINEAR L0L0 T0T0 L T L T 

13 Um minuto de relaxamento...

14 1.(UFLA-MG) Uma barra de ferro, homogênea, é aquecida de 10 ºC até 60 ºC. Sabendo-se que a barra a 10 ºC tem um comprimento igual a 5,000 m e que o coeficiente de dilatação linear do ferro é igual a 1, ºC -1 calcule a variação do comprimento e o comprimento final da barra. TESTES DE SALA – PÁG 32

15 2.(UF-RS) A que temperatura deve encontrar- se uma trena de aço (  = ºC -1 ) para que seu comprimento seja 0,5 mm maior do que o comprimento de 2000,0 mm que ela possui à temperatura de 0 ºC ?

16 3.(FEI-SP) Entre dois trilhos consecutivos de uma via férrea deixa-se um espaço apenas suficiente para facultar livremente a dilatação térmica dos trilhos até a temperatura de 50 ºC. O coeficiente de dilatação térmica dos trilhos é 1, ºC -1. Cada trilho mede 20 m a 20 ºC. Qual o espaço entre dois trilhos consecutivos nessa temperatura?

17 4.A figura representa a variação do comprimento de uma determinada barra homogênea. Qual o valor do coeficiente de dilatação linear do material de que é constituída a barra?

18 2. DILATAÇÃO TÉRMICA SUPERFICIAL (  A) A 0 A T 0 A 0 = Área inicial A = Área final  A = Dilatação superficial  A = A – A 0  T>0 T

19 Analogamente ao que acontece na dilatação linear, a dilatação superficial é diretamente proporcional à área inicial (A 0 ) e à variação de temperatura (  T). Assim, podemos escrever a equação da dilatação superficial da seguinte forma:  A = A 0. .  T coeficiente de dilatação superficial Na expressão acima,  é uma constante de proporcionalidade que depende do material, e é denominada de coeficiente de dilatação superficial do material As unidades de medida de , são as mesmas de .

20 ÁREA FINAL - A

21 Observações: Considerando o material como homogêneo e isótropo, os coeficientes de dilatação  e  se relacionam da seguinte forma:   2.  Quando ocorre uma dilatação em uma área com um furo, a área do furo também se dilata, como se fosse maciça. Ou seja, quando a coisa esquenta, o buraco aumenta, literalmente!

22 3. DILATAÇÃO TÉRMICA VOLUMÉTRICA (  V) V 0 T 0 V 0 = Volume inicial V = Volume a final  V = Dilatação volumétrica  V = V – V 0  T>0 VT

23 Analogamente ao que acontece na dilatação linear, a dilatação volumétrica é diretamente proporcional ao volume inicial (V 0 ) e à variação de temperatura (  T). Assim, podemos escrever a equação da dilatação volumétrica da seguinte forma:  V = V 0. .  T coeficiente de dilatação volumétrica Na expressão acima,  é uma constante de proporcionalidade que depende do material, e é denominada de coeficiente de dilatação volumétrica do material As unidades de medida de , são as mesmas de .

24 Observação: Considerando o material como homogêneo e isótropo, os coeficientes de dilatação  e  se relacionam da seguinte forma:   3.  Sendo assim, os coeficientes de dilatação se relacionam da seguinte forma:

25 VOLUME FINAL - V

26 Um minuto de relaxamento...

27 TESTES DE SALA – PÁG 33 1.Uma placa tem área de 5,000 m² a 0 ºC. Ao ter sua temperatura elevada para 100 ºC, sua área passa a ser 5,004 m². Determine os coeficientes de dilatação térmica superficial e linear da placa. 2.Uma placa metálica apresenta um orifício central de área A O na temperatura T 0. Explique o que acontece com a área desse orifício quando a temperatura varia para T > T 0.

28 1.(PUC) Um paralelepípedo a 10 ºC possui dimensões iguais a cm, sendo constituído de um material cujo coeficiente de dilatação térmica linear é 8, ºC -1. Quando sua temperatura aumenta para 110 ºC, qual é o acréscimo de volume, em cm³? TESTES DE SALA – PÁG 34

29 2.Um sólido de cobre sofre aquecimento até seu volume ser aumentado em 0,81%. Calcule a variação de temperatura, sabendo que o coeficiente de dilatação linear do cobre é 1, ºC -1.

30 Um minuto de relaxamento...

31 DILATAÇÃO TÉRMICA DOS LÍQUIDOS (  V líq )  V rec = V 0.  rec.  T  V líq = V 0.  líq.  T  V ap = V 0.  ap.  T Dilatação aparente do líquido (  V ap ):

32 CÁLCULO DA DILATAÇÃO APARENTE (  V ap )  V ap =  V líq -  V rec Considerando volumes iniciais iguais: V 0.  ap.  T = V 0.  líq.  T - VV 0.  rec.  T  ap =  líq -  rec

33 TESTES DE SALA – PÁG 35 1.Um recipiente de vidro está completamente cheio com 80 cm³ de certo líquido, à temperatura de 56 ºC. Determine a quantidade de líquido transbordado quando a temperatura é elevada para 96 ºC. São dados o coeficiente de dilatação linear do vidro ( ºC -1 ) e o coeficiente de dilatação cúbica do líquido (1, ºC -1 ).

34 2.O coeficiente de dilatação térmica da gasolina é igual a 1, ºC -1. Um caminhão-tanque descarrega 10 mil litros de gasolina medidos a 25 ºC. se a gasolina é vendida a 15 ºC, determine o “prejuízo” do vendedor em litros de gasolina.


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