Física – Temperatura e dilatação

Equilíbrio Térmico – Acontece quando dois corpos, de diferentes temperaturas, entram em contato. O mais quente passa calor para o outro, até alcançarem uma situação de equilíbrio, em que a temperatura de ambos é igual. Os termômetros atuam entrando em equilíbrio térmico com nosso corpo.

Escalas termométricas -

Escala Kelvin – ou escala absoluta. Apresenta o zero absoluto (-273 °C) como 0K (zero Kelvin). Nunca, nenhuma substância conseguiu atingir temperaturas inferiores ao zero absoluto. Estima-se que essa seja a temperatura mais baixa que se pode alcançar (na verdade nunca se chegou a -273°C, mas bem próximo disso). Transformando Kelvin em Celsius e vice-versa:

T (Celsius) = T (Kelvin) + 273

Escala Fahrenheit – Bastante utilizada no meio científico, nessa escala 0°C equivale a 32°F (32 graus Fahrenheit) e 100°C corresponde a 212° F. Dessa forma, pode-se estabelecer a seguinte relação:

T(Celsius)/100 = (T(Fahrenheit) – 32)/212 – 32 simplificando:

Tc/5 = (Tf – 32)/9   

Temperatura: Constitui-se o estado de maior ou menor agitação das moléculas de um corpo. Quanto maior a temperatura, maior a agitação. Também pode ser descrita como um número capaz de traduzir o estado de quente ou frio de um corpo qualquer.

Dilatação – Todo corpo, submetido a elevadas temperaturas, sofre dilatação, seja ele sólido, líquido ou gasoso.

Por que os corpos sofrem dilatação – Os corpos são constituidos de átomos. Esses estão ligados entre si por meio de forças elétricas, que são como molas, formando a rede cristalina. Ao ser esquentados, esses átomos, ao vibrarem, afastam-se um do outro, dilatando o corpo. A dilatação entre um corpo e outro é diferente em founção da diferença das forças elétricas entre eles. Da mesma forma, ao ser resfriado, o corpo se contrai.

Dilatação Linear – Dilatação do comprimento, largura e altura. Pode ser calculado pela fórmula – ΔL =  σγ.L0.ΔT

ΔL = Variação do comprimento (ΔL = L – L0)

 σ = Coeficiente de dilatação linear.

L0 = Comprimento inicial

ΔT = Variação da temperatura

OBS: Quanto maior o comprimento inicial, maior a dilatação. O mesmo ocorre com a variação da temperatura e com o coeficiente.

Dilatação superficial – Dilatação da área.

ΔA = β.A0.ΔT             β = Coeficiente de dilatação superficial

 β = 2.σ

OBS: Ídem às da dilatação linear.

Dilatação volumétrica – Dilatação do volume.

ΔV = γ.V0.ΔT          γ = Coeficiente de dilatação volumétrica

γ = 3. σ

OBS: Ídem às da dilatação linear

Com a dilatação, a massa do corpo não se altera, mas seu volume aumenta, portanto, sua densidade, diminui ρ(densidade) = m(massa)/v(volume)

Em um resfriamento ocorre o contrário (densidade aumenta)

Dilatação dos líquidos – Como não têm forma própria, os líquidos dilatam-se de acordo com o recipiente em que estão inseridos. Sua dilatação real corresponde à dilatação do próprio líquido (dilatação aparente) mais a dilatação volumétrica do recipiente. Dr (dilatação real) = Da (dilatação aparente) + Dvr (dilatação volumétrica do recipiente)

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