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dilatacao Termica dos sólidos e dos liqujidos
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- 3. { { Quando aumentamos atemperatura Quando aumentamos a temperatura de um corpo (sólido ou líquido), de um corpo (sólido ou líquido), aumentamos a agitação das partículas aumentamos a agitação das partículas que formam esse corpo. (afastamento que formam esse corpo. (afastamento entre as partículas) resultando em entre as partículas) resultando em aumento nas dimensões do corpo aumento nas dimensões do corpo (dilatação térmica). (dilatação térmica).
- 4. Na construção civil,por Na construção civil, por exemplo, para prevenir exemplo, para prevenir possíveis trincas e rupturas possíveis trincas e rupturas utilizam-se as " folgas", utilizam-se as " folgas", chamadas de juntas de chamadas de juntas de dilatação. dilatação.
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- 6. a dilatação deapenas uma das suas a dilatação de apenas uma das suas dimensões sobre as demais. Ou, ainda, dimensões sobre as demais. Ou, ainda, podemos estar interessados em uma podemos estar interessados em uma única dimensão do sólido. Nesse caso, única dimensão do sólido. Nesse caso, temos a dilatação Linear ( temos a dilatação Linear ( L ). L ). Exemplos: trilho da linha férrea, fio de Exemplos: trilho da linha férrea, fio de alta tensão, viga de prédio, etc. alta tensão, viga de prédio, etc. 20 20 o o C C 100 100 o o C C
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- 9. A dilatação superficialcorresponde à A dilatação superficial corresponde à variação da área de uma placa quando variação da área de uma placa quando submetida a uma variação de submetida a uma variação de temperatura. temperatura. Exemplos: piso de uma calçada, placa Exemplos: piso de uma calçada, placa metálica, etc. metálica, etc. Ocorre também nos objetos circulares Ocorre também nos objetos circulares (exemplo: anéis). (exemplo: anéis). 20 20 o o C C 100 100 o o C C
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- 12. a variação devolume, isto é, a a variação de volume, isto é, a dilatação nas três dimensões do dilatação nas três dimensões do sólido (comprimento, largura e sólido (comprimento, largura e altura). Veja o exemplo do quadro altura). Veja o exemplo do quadro abaixo: abaixo: Exemplos: caixa de água de um Exemplos: caixa de água de um prédio, caixa de sapato, objetos prédio, caixa de sapato, objetos cilíndricos, etc. cilíndricos, etc. 20 20 o o C C 100 100 o o C C 20 20 o o C C 100 100 o o C C
- 14. coeficiente dadilatação linear. coeficiente da dilatação linear. coeficiente da dilatação superficial. coeficiente da dilatação superficial. coeficiente da dilatação volumétrica. coeficiente da dilatação volumétrica. COEFICIENTES COEFICIENTES 3 = 2 = 3 =
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- 16. DILATAÇÃO LINEAR DILATAÇÃO LINEAR L- Lo = Lo . . t L = Lo . . t L = Lf – Lo t = tf – to
- 17. DILATAÇÃO DILATAÇÃO SUPERFICIAL SUPERFICIAL S = So. . t S - So = So . . t S - So = So . 2 . t
- 18. V - Vo= Vo . 3 . t DILATAÇÃO VOLUMÉTRICA V = Vo . . t V - Vo = Vo . . t
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- 20. { { os líquidos têmsomente os líquidos têm somente volume definido. Assim o volume definido. Assim o estudo da dilatação estudo da dilatação térmica dos líquidos é térmica dos líquidos é feita somente em relação feita somente em relação á dilatação volumétrica. á dilatação volumétrica.
- 22. Veja na tabelaabaixo, o coeficiente Veja na tabela abaixo, o coeficiente de dilatação de alguns líquidos, de dilatação de alguns líquidos, medido em medido em o o C C -1 -1 Água 1,3 . 10-4 Mercúrio 1,8 . 10-4 Glicerina 4,9 . 10-4 Benzeno 10,6 . 10-4 Álcool etílico 11,2 . 10-4 Acetona 14,9 . 10-4 Petróleo 10 . 10-4
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- 24. { { Em países ondeos invernos são Em países onde os invernos são rigorosos, muitas pessoas rigorosos, muitas pessoas deixam suas torneiras gotejando deixam suas torneiras gotejando para não permitir que a água para não permitir que a água contida no encanamento se contida no encanamento se congele, devido ao pequeno congele, devido ao pequeno fluxo, e os canos arrebentem. fluxo, e os canos arrebentem.
- 25. ao se elevara temperatura de uma ao se elevar a temperatura de uma substância, verifica-se uma dilatação substância, verifica-se uma dilatação térmica. térmica. Entretanto, a água, ao ser aquecida de Entretanto, a água, ao ser aquecida de 0 00 0 C a 4 C a 40 0 C, contrai-se, constituindo-se C, contrai-se, constituindo-se uma exceção ao caso geral. Esse uma exceção ao caso geral. Esse fenômeno pode ser aplicado da seguinte fenômeno pode ser aplicado da seguinte maneira: maneira:
- 26. { { ligação denominada ligação denominadaponte de ponte de hidrogênio hidrogênio. Em consequência . Em consequência disso, entre as moléculas, disso, entre as moléculas, formam-se grandes vazios, formam-se grandes vazios, aumentando o volume externo aumentando o volume externo (aspecto macroscópico). (aspecto macroscópico).
- 27. Quando a águaé aquecida Quando a água é aquecida de 0 de 0o o C a 4 C a 4o o C ocorre uma C ocorre uma contração. De 4 contração. De 4o o C a 100 C a 100o o C, a água dilata-se C, a água dilata-se normalmente. normalmente.
- 28. Os diagramas aseguir Os diagramas a seguir ilustram o comportamento ilustram o comportamento do volume e da densidade do volume e da densidade em função da temperatura. em função da temperatura.
- 29. Então, a 4o C,tem-se o menor volume para a água e, consequentemente, a maior densidade da água no estado líquido. Observação: A densidade da água no estado sólido ( gelo ) é menor que a densidade da água no estado líquido.
- 30. Uma chapa comum furo ao ser Uma chapa com um furo ao ser aquecida sofre aumento tanto da sua aquecida sofre aumento tanto da sua área quanto do furo área quanto do furo dois corpos,um maciço e outro oco de dois corpos,um maciço e outro oco de mesmo material e mesmo volume mesmo material e mesmo volume inicial sofre um mesmo acréscimo de inicial sofre um mesmo acréscimo de temperatura,sofrerão um mesma temperatura,sofrerão um mesma dilatação. dilatação. Espaços Vazios Espaços Vazios
- 31. Vamos ver se Vamosver se você tá ligado! você tá ligado!
- 32. Os corpos aosofrerem variação na sua temperatura, tem suas dimensões alteradas devido a variação na agitação das moléculas. contece com um corpo quando aumentamos a sua temperatura? acontece com um corpo quando diminuímos a sua temperatura?
- 33. Em algumas situações,nos preocuparemos apenas com a variação no comprimento de um corpo, neste caso, utilizaremos a dilatação linear. Por que os corpos sofreram diferentes variações no seu comprimento?? Existem duas possibilidades: materiais diferentes e a variação de temperatura!!!!
- 34. Portanto, duas barrasde mesmo material ao sofrerem a mesma temperatura, apresentam a mesma variação no comprimento?????? NÃO!!!!! Então, qual seria outro fator responsável por isso??? O comprimento inicial!!!!!!!!
- 35. l0 l Δl Δl = l0α Δθ Δl = l - l0
- 36. Δl = l0α Δθ l0 = 100 cm θ0 = 0 ºC θ = 50 ºC α = 15.10-6 ºC-1 Δl =100.15.10-6 .50 Δl = 0,075 cm l = l0 + Δl l = 100 + 0,075 l = 100,075 cm
- 37. ΔlA = l0AαA ΔθA 4 = 100. αA.100 αA = 4.10-4 ºC-1 ΔlB = l0B αB ΔθB 2 = 100. αB.100 αB = 2.10-4 ºC-1 a) b) ΔlA - ΔlB = 4 l0A αA Δθ - l0B αB Δθ = 4 100. 4.10-4 . Δθ – 100. 2.10-4 . Δθ = 4 4.10-2 . Δθ – 2.10-2 . Δθ = 4 2.10-2 . Δθ = 4 Δθ = 200
- 38. Em algumas situações,nos preocuparemos apenas com a variação na área de um corpo, neste caso, utilizaremos a dilatação superficial.
- 39. Δl ΔA = A0β Δθ ΔA= A - A0 A0 A β = 2α
- 40. θ0 = 10ºC α = 27.10-6 ºC-1 A0 = 900 cm2 ΔA = A0 β Δθ β = 2α ΔA = A0 2α Δθ ΔA = 900.2.27.10-6 .50 ΔA = 2,43 cm2 A = ΔA + A0 A = 2,43 + 900 A = 902,43 cm2 θ = 60 ºC A = ?
- 41. Em algumas situações,nos preocuparemos apenas com a variação no volume de um corpo, neste caso, utilizaremos a dilatação volumétrica. ΔV = V0 γ Δθ ΔV V - V0 γ = 3α V0 V
- 42. ΔV = V0γ Δθ γ = 3α ΔV = V0 3α Δθ 0,405 = 100 .3. 27.10-6 .Δθ θ = Δθ + θ0 θ = 50 + 0 = 50 ºC Δθ = 50 ºC θ0 = 0 ºC α = 27.10-6 ºC-1 V0 = 100 l θ = ? ΔV= 0,405 l 405.10-3 = 81.10-4 .Δθ
- 43. ΔV = ΔVaparente+ ΔVfrasco ΔV = ΔVap + ΔVf V0 γ Δθ = V0 γap Δθ + V0 γf Δθ γL = γap + γf
- 44. Dilatação dos Líquidos Dilataçãodos Líquidos Leitura inicial 50 ml O que acontece se aumentarmos a temperatura do recipiente???? Leitura final 70 ml Qual foi a variação de volume sofrida pelo líquido????? ΔV = V – V0 = 70 - 50 = 20 ml Certo???? ERRADO!!!! Por quê????? Porque o recipiente também sofre variação no seu volume.
- 45. θ0 = 28ºC θ = 48 ºC αf = 9.10-6 ºC-1 V0 = 50 cm3 γ = 180.10-6 ºC-1 ΔVf = V0 γ Δθ γ = 3α ΔVf = V0 3α Δθ ΔVf = 50.3.9.10-6 .20 ΔVf = 0,027 cm3 ΔV = V0 γ Δθ ΔV = 50.180.10-6 .20 ΔV = 0,18 cm3 ΔV = ΔVap + ΔVf 0,18 = ΔVap + 0,027 Δvap = 0,153 cm3