O que é dilatação linear, superficial e volumétrica?

Question

Física, Dilatação linear, superficial e volumétrica

Answer 1

Uma pequena dissertação:

Quando objetos (não precisam ser necessariamente metálicos) são aquecidos a energia interna dos átomos é aumentada.

Como resultado estes passam a vibrar com mais intensidade, deslocando-se em torno de uma posição média, aumentando dessa forma suas dimensões. Este aumento das dimensões é o que se chama dilatação.

Objetos reais sofrem dilatação volumétrica. Mas para algumas aplicações a dilatação volumétrica pode ser tratada como linear ou supeficial.

Dilatação linear ocorre em uma única dimensão.

Dilatação superficial ocorre em uma duas dimensões, ou seja, em um plano.

A dilatação volumétrica é considerada três dimensões, ou seja, em no espaço.

Answer 2

Dilatação térmica

Todos os corpos na natureza estão sujeitos a este fenômeno, uns mais outros menos. Geralmente quando esquentamos algum corpo, ou alguma substância, esta tende a aumentar seu volume (expansão térmica). E se esfriarmos algum corpo ou substância esta tende a diminuir seu volume (contração térmica).

Existem alguns materiais que em condições especiais fazem o contrário, ou seja, quando esquentam contraem e quando esfriam dilatam. É o caso da água quando está na pressão atmosférica e entre 0ºC e 4ºC. Mas estes casos são exceções e, embora tenham também sua importância, não serão estudados aqui neste capítulo.

Porque isso acontece ?

Bem, você deve estar lembrado que quando esquentamos alguma substância estamos aumentando a agitação de suas moléculas, e isso faz com que elas se afastem umas das outras, aumentando logicamente o espaço entre elas. Para uma molécula é mais fácil, quando esta está vibrando com mais intensidade, afastar-se das suas vizinhas do que aproximar-se delas. Isso acontece por causa da maneira como as forças moleculares agem no interior da matéria. Então ...

" ...se o espaço entre elas aumenta, o volume final do corpo acaba aumentando também"

Quando esfriamos uma substância ocorre exatamente o inverso. Diminuímos a agitação interna das mesmas o que faz com que o espaço entre as moléculas diminua, ocasionando uma diminuição do volume do corpo.

"Se o espaço entre as moléculas diminui, o volume final do corpo acaba diminuindo também"



Como calcular estas dilatações ou estas contrações ?

Existem três equações simples para determinar o quanto um corpo varia de tamanho, e cada uma delas deve ser usada em uma situação diferente.



1 - Dilatação térmica linear

DL = o quanto o corpo aumentou seu comprimento
Lo = comprimento inicial do corpo
a = coeficiente de dilatação linear (depende do material)
DT = variação da temperatura ( Tf - Ti )

Vale destacar que o coeficiente de dilatação linear ( a ) é um número tabelado e depende de cada material. Com ele podemos comparar qual substância dilata ou contrai mais do que outra. Quanto maior for o coeficiente de dilatação linear da substância mais facilidade ela terá para aumentar seu tamanho, quando esquentada, ou diminuir seu tamanho, quando esfriada.

Outra coisa interessante de notar é que, se soubermos o valor do coeficiente de dilatação linear ( a ) de uma determinada substância, poderemos também saber o valor do coeficiente de dilatação superficial ( b ) e o coeficiente de dilatação volumétrica ( g ) da mesma. Eles se relacionam da seguinte maneira:

b = 2a e g = 3a



2 - Dilatação térmica superficial

DA = o quanto o corpo aumentou sua área
Ao = área inicial do corpo
b = coeficiente de dilatação superficial (depende do material)
DT = variação da temperatura ( Tf - Ti )



3 - Dilatação térmica volumétrica

DV = o quanto o corpo aumentou seu volume

Vo = volume inicial do corpo
g = coeficiente de dilatação volumétrica (depende do material)
DT = variação da temperatura ( Tf - Ti )

Obs:

DL , DA ou DV positivos significa que a substância aumentou suas dimensões.

DL , DA ou DV negativos significa que a substância diminuiu suas dimensões.



Tabelas com os coeficientes de dilatação linear ( a ) e volumétrica ( g ) de algumas substâncias

substância Coeficiente de dilatação linear (a) em ºC-1
aço 1,1 x 10-5
alumínio 2,4 x 10-5
chumbo 2,9 x 10-5
cobre 1,7 x 10-5
ferro 1,2 x 10-5
latão 2,0 x 10-5
ouro 1,4 x 10-5
prata 1,9 x 10-5
vidro comum 0,9 x 10-5
vidro pirex 0,3 x 10-5
zinco 6,4 x 10-5
substância Coeficiente de dilatação volumétrica (g) em ºC-1
álcool 100 x 10-5
gases 3,66 x 10-3
gasolina 11 x 10-4
mercúrio 18,2 x 10-5

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Embora exista as divisões de dilatação térmica em linear, superficial e volumétrica, toda dilatação que existe na prática é necessariamente volumétrica
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DILATAÇÃO TÉRMICA



INTRODUÇÃO

De um modo geral, quando aumentamos a temperatura de um corpo (sólido ou líquido), aumentamos a agitação das partículas que formam esse corpo. Isso causa um afastamento entre as partículas, resultando em aumento nas dimensões do corpo (dilatação térmica). Por outro lado, uma diminuição na temperatura de um corpo acarreta uma redução em suas dimensões (construção térmica).

Na construção civil, por exemplo, para prevenir possíveis trincas e rupturas por causa da dilatação térmica dos materiais, utilizam-se as " folgas", chamados de juntos de dilatação.



TIPOS DE DILATAÇÃO

Dilatação Linear

Dilatação Superficial

Dilatação Volumétrica



DILATAÇÃO LINEAR

Embora a dilatação de um sólido ocorra em todas as dimensões, pode predominar a dilatação de apenas uma das suas dimensões sobre as demais. Ou, ainda, podemos estar interessados em uma única dimensão do sólido. Nesse caso, temos a dilatação Linear (DL).





DILATAÇÃO SUPERFICIAL

A dilatação superficial corresponde à variação da área de uma placa quando submetida a uma variação de temperatura. As figuras abaixo representam uma placa retangular à temperatura To e à temperatura T >To .





DILATAÇÃO VOLUMÉTRICA

Neste tipo de dilatação, vamos considerar a variação de volume, isto é, a dilatação nas três dimensões do sólido (comprimento, largura e altura). Veja o exemplo do quadro abaixo:





RELAÇÃO ENTRE COEFICIENTES







DILATAÇÃO DOS LÍQUIDOS

Os sólidos têm forma própria e volume definido, mas os líquidos têm somente volume definido. Assim o estudo da dilatação térmica dos líquidos é feita somente em relação á dilatação volumétrica. Esta obedece a uma lei idêntica á dilatação volumétrica de um sólido , ou seja , a dilatação volumétrica de um líquido poderá ser calculada pelas mesmas fórmulas da dilatação volumétrica dos sólidos.

Veja na tabela abaixo, o coeficiente de dilatação de alguns líquidos, medido em oC -1

Água 1,3 . 10-4

Mercúrio 1,8 . 10-4

Glicerina 4,9 . 10-4

Benzeno 10,6 . 10-4

Álcool 11,2 . 10-4

Acetona 14,9 . 10-4

Petróleo 10 . 10-4




DILATAÇÃO DA ÁGUA

Em países onde os invernos são rigorosos, muitas pessoas deixam suas torneiras gotejando para não permitir que a água contida no encanamento se congele, devido ao pequeno fluxo, e os canos arrebentem. Do mesmo modo, nas encostas rochosas desses países, com a chegada do inverno, as águas que se infiltraram nas rachaduras congelam-se e aumentam de volume, provocando um desmoronamento.

Em regra geral, ao se elevar a temperatura de uma substância, verifica-se uma dilatação térmica.

Entretanto, a água, ao ser aquecida de 0o C a 4o C, contrai-se, constituindo-se uma exceção ao caso geral. Esse fenômeno pode ser aplicado da seguinte maneira:

No estado sólido , os átomos de oxigênio, que são muito eletronegativos, unem-se aos átomos de hidrogênio através da ligação denominada ponte de hidrogênio. Em consequência disso, entre as moléculas, formam-se grandes vazios, aumentando o volume externo (aspecto macroscópico).
Quando a água é aquecida de 0o C a 4o C, as ponte de hidrogênio rompem-se e as moléculas passam a ocupar os vazios existentes, provocando, assim, uma contração. Portanto, no intervalo de 0o C a 4o C, ocorre, excepcionalmente, uma diminuição de volume. Mas, de 4o C a 100o C, a água dilata-se normalmente.


Os diagramas abaixo ilustram o comportamento do volume e da densidade em função da temperatura.





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.

Answer 3

Bom dilatação linear é aquela em que predomina a variação em uma única dimensão, ou seja, o comprimento.
Dilatação superficial é aquela em que predomina a variação em duas dimensões, ou seja, a área, e por ultimo a dilatação volumetrica que é aquela em que ocorre quando existe variação das três dimensões de um corpo: comprimento, largura e espessura. Com o aumento da temperatura, o volume da figura sofre um aumento.
espero que tenha entendido e que me de os 10 pontos. obrigado!

Answer 4

Você ñ vai acreditar q estou no 3 ano e, estudando essa matéria e ñ sei dizer o que é, sem os meus cadernos.

Answer 5

não sei mas acho q é dilatação, em uma, duas ou três dimensões... por exemplo se uma caneta aumentar apenas a altura dela é linear se aumentar a altura e o comprimento é superficial e se aumentar em altura comprimento e profundidade é volumétrica...

Answer 6

Dilatação dos sólidos
No estado sólido, as moléculas da substância se dispõem de maneira regular e entre elas agem intensas forças de coesão. As moléculas não permanecem em repouso, mas seu movimento é muito limitado, havendo apenas uma vibração em torno de certas posições.
À medida que se aumenta a temperatura de um sólido, a amplitude das vibrações moleculares aumenta. Assim, tornam-se maiores as distâncias médias entre as moléculas. Em conseqüência, aumentam as dimensões do corpo sólido. Ao fenômeno dá-se o nome de dilatação térmica.
Se a temperatura diminuir, diminuem as distâncias médias entre as moléculas, pois a amplitude das vibrações moleculares torna-se menor. As dimensões do sólido diminuem, ocorrendo a contração térmica.
O estudo da dilatação térmica (e da contração) é apenas experimental. Embora a dilatação ocorra simultaneamente nas três dimensões do sólido, é costume analisar separadamente uma dilatação térmica linear (para uma dimensão), uma dilatação térmica superficial (para duas dimensões: área de uma superfície) e uma dilatação térmica volumétrica (para três dimensões( volume).
Experimentalmente, verifica-se que a variação de comprimento , área e volume são diretamente proporcional aos valores iniciais dessas medidas , a uma grandeza escalar chamada " coeficiente de dilatação" , própria de cada material e à variação de temperatura ocorrida.
Problemas relacionados à dilatação :
a ) Em dias quentes, os trilhos das ferrovias tendem a se dilatar, podendo encurvar.
b ) Em dias quentes, as seções de pistas de concreto se dilatam, podendo causar rachaduras.
c) Com as altas temperaturas, as pontes e viadutos se dilatam.
d ) Em dias frios, os cabos telefônicos se contraem e podem se romper.
Soluções :
a) Deixar espaços entre as barras dos trilhos para permitir sua expansão
b) Deixar pequenos espaços entre as seções, preenchendo-os com betume bem maleável.
c) Deixar um espaço numa das extremidades. Essa extremidade é colocada sobre roletes.
d )Não deixar os fios esticados, mas pendendo, de modo que possam se contrair livremente no frio.

A unidade do coeficiente de dilatação é o inverso do grau Celsius, também denominado grau Celsius recíproco.

Já as equações são praticamente impossíveis de escrever devido ás limitações do yahoo respostas , vamos ver se dá pra entender :
( Delta ) L = L o . ( Alpha ) . ( Delta ) T
( Delta ) A = A o . ( Beta ) . ( Delta ) T
( Delta ) V = V o . ( Gama ) . ( Delta ) T

Onde ( Delta ) = variação
L = comprimento
A = Área
V = Volume
T = Temperatura
( Alpha ) , ( Beta ) e ( Gama ) = coeficientes de dilatação linear , superficial e volumétrico
A relação entre os coeficientes , é : ( Alpha ) = (Beta) /2 = (Gama) /3