Dilatação superficial

DILATAÇÃO SUPERFICIAL

Há corpos que podem ser considerados bidimensionais, pois sua terceira dimensão é desprezível frente às outras duas, por exemplo, uma chapa. Neste caso, a expansão ocorre nas suas duas dimensões lineares, ou seja, na área total do corpo.

Na figura vemos uma chapa retangular que, quando aquecida, teve toda a sua superfície aumentada, passando de uma área inicial (S_i) a uma área final (S_f), de modo que a dilatação superficial é (S, sendo S= S_f - S_i).

A dilatação superficial, da mesma forma que a dilatação linear, depende:

da variação de temperatura sofrida pelo corpo (T);

da área inicial (S_i) e

do material de que é feito o corpo, porém, o coeficiente utilizado é o "coeficiente de dilatação superficial" () que vale duas vezes o coeficiente de dilatação linear, isto é:

Assim, podemos calcular a dilatação ocorrida na superfície pela seguinte expressão matemática:

Onde:

S é a dilatação superficial ou o quanto a superfície variou;

é o coeficiente de dilatação superficial;

S_i é a área inicial;

T é a variação de temperatura.

A dilatação superficial é utilizada na colocação de aros metálicos ao redor das rodas de carroças. Neste caso, o aro tem diâmetro menor que o da roda por isso é aquecido para que se possa colocá-lo e ao esfriar, se contrai, prendendo-se fortemente à roda de madeira.

Podemos ver uma simulação onde ocorre o fenômeno da dilatação superficial em uma chapa: quando há aumento de temperatura, há um aumento nas dimensões do corpo. Clique AQUI.

O controle de temperatura do ferro elétrico é feito por um termostato constituído por uma lâmina bimetálica que se dilata e se curva, formando um arco, quando aquecida, interrompendo o circuito elétrico. Quando fria, a lâmina permanece plana e torna a fazer o contato no circuito elétrico. Veja na simulação a seguir: