Dilatação superficial

Uma placa de aço se dilata quando é aquecida ou se contrai quando é resfriada. A dilatação superficial está relacionada a isso!

É muito importante entendermos a dilatação superficial, pois é ela que nos ajuda a prever qual o tamanho necessário, por exemplo, de um vão entre os blocos de cimento de uma construção civil para que eles não rachem ou quebrem. Dessa forma, vamos estudar aqui o que é a dilatação superficial e ver exemplos do fenômeno, além de aprender como calculá-la.

Índice do conteúdo:

O que é a dilatação superficial

A dilatação térmica superficial envolve duas dimensões, ou seja, ocorre dilatação no comprimento e na largura de algum objeto. Em outras palavras, essa dilatação afeta a área de certa superfície.

Para o melhor entendimento desse conceito, vamos apresentar a seguir alguns exemplos práticos que podem ser observados no dia a dia.

Exemplos

  • Trilhos de trens;
  • Portas de madeira.

Uma coisa em comum entre os dois exemplos é sua relação com a temperatura. No caso dos trem, são deixados alguns espaços entre os trilhos, pois em dias muito quentes eles dilatam em seu comprimento e em sua largura, podendo entortar se não existir esses vãos entre eles. Quanto às portas de madeira, no verão, muitas vezes percebemos elas começam a ranger; isso também ocorre devido à dilatação superficial da porta.

Como calcular a dilatação superficial

Uma maneira de se calcular o quanto uma superfície se dilata é a partir da seguinte fórmula:

ΔA = A0.β.Δθ

Em que,

  • ∆A: variação superficial (m2);
  • A0: área inicial, que é medida a uma temperatura inicial θ0 (m2);
  • β: coeficiente de dilatação superficial do material (°C-1);
  • ∆θ: variação de temperatura.

A dilatação superficial depende do material do objeto, da área inicial e da variação de temperatura. Quanto maior a variação de temperatura e menor o coeficiente de dilatação superficial, maior será a sua dilatação superficial.

Coeficiente de dilatação superficial

Quando o material que constitui o corpo é homogêneo e isotrópico, podemos considerar que o coeficiente de dilatação superficial é duas vezes o coeficiente de dilatação linear.

Como já vimos, o coeficiente de dilatação linear se refere a apenas uma dimensão do corpo. No caso atual, estamos lidando com a dilatação de duas dimensões do corpo, por isso consideramos que o coeficiente de dilatação superficial é duas vezes o linear.

Vídeos sobre dilatação superficial

Para melhor entendimento do assunto, iremos apresentar algumas videoaulas. Assim, nenhuma dúvida irá ficar para trás.

Teoria e exemplos de dilatação superficial

Entender a teoria é importante para a compreensão na hora de resolver exercícios. Dessa forma, esse vídeo apresenta a teoria e alguns exemplos.

Exercício resolvido

Para você entender como é a resolução de um exercício, apresentamos aqui um vídeo com alguns exercícios resolvidos, para que você possa se dar muito bem nas provas!

Experimento de dilatação superficial

Um experimento de física sempre é importante para conseguirmos visualizar a teoria na prática. Pensando nisso, esse vídeo apresenta um experimento de dilatação superficial!

A dilatação superficial está presente em muitas situações do nosso dia a dia, por isso é importante entendê-la. Por fim, leia também sobre os conceitos de dilatação linear e bons estudos!

Referências

As faces da física – Wilson Carron e Osvaldo Guimarães;
Física para o ensino médio, volume 2 – Kazuhito Yamamoto e Luiz Felipe Fuke.

Guilherme Santana da Silva
Por Guilherme Santana da Silva

Graduado no curso de Física pela Universidade Estadual de Maringá. Professor assistente em um colégio de ensino médio e preparatório para os vestibulares. Nas horas vagas se dedica à vida religiosa, praticar mountain bike, tocar bateria, dar atenção à família e cuidar de suas duas gatinhas Penélope e Mel.

Exercícios resolvidos

1.

Um quadrado de lado 2m é feito de um material cujo coeficiente de dilatação superficial é igual a 1,6.10-4. Determine a variação de área deste quadrado quando aquecido em 80°C.

a) ΔA = 0,0650 m²
b) ΔA = 0,0500 m²
c) ΔA = 0,0512 m²
d) ΔA = 0,0700 m²
e) ΔA = 0,0712 m²

Sabemos que a dilatação superficial é dada pela seguinte fórmula

ΔA = Ao.β.ΔӨ

Dessa forma, vamos substituir os valores. Assim

ΔA = 4.1,6 .10-4 .80

ΔA = 0,0512 m²

RESPOSTA: c)

2.

Sabendo que o coeficiente de dilatação linear do ferro é 1,2.10-5, determine o coeficiente de dilatação superficial.

O coeficiente de dilatação superficial é duas vezes o linear. Dessa forma

β = 2.α

Substituindo o valor do coeficiente de dilatação linear do ferro, obtemos que

β = 2 . 1,2.10-5 = 2,4.10-5

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