Ilustrações

DILATAÇÃO TÉRMICA DOS LÍQUIDOS

Antes vamos fazer uma breve revisão dos assuntos vistos nas aulas passadas com o auxílio do vídeo abaixo.






* Dilatação Térmica dos Líquidos

Assim como os sólidos, em geral os líquidos também se dilatam ao serem aquecidos. Como o líquido está sempre dentro de um recipiente, ao ser aquecido o recipiente também se dilata junto com o líquido que está dentro dele. Por exemplo, numa proveta completamente cheia de água, ao aquecermos a água, veremos que um pouco dela extravasa (entorna) ver figura abaixo, porque a dilatação da água é maior do que a dilatação da proveta.

O volume entornado não representa a dilatação real do líquido, mas sim a diferença entre a dilatação real e a dilatação do recipiente (da proveta). Ou seja:

ΔVap = ΔVreal - ΔVrec

onde:

ΔVap - Dilatação volumétrica aparente;

ΔVreal - Dilatação volumétrica real;

ΔVrec - Dilatação volumétrica do recipiente.

Uma vez que os líquidos não têm forma própria, só precisamos determinar o seu volume, isto é, a sua dilatação volumétrica real ΔVreal ou ΔV . Esta dilatação voumétrica pode ser calculada através da expressão matemática:

ΔVreal = Vo . ΔΘ . γ

onde:

Vo - Volume inicial do líquido;

ΔΘ = Θf - Θo

γ - Coeficiente de dilatação volumétrica do líquido.

γ = 3 . α

Exemplo 1:

Considere na proveta do exemplo acima que o volume do líquido extravasado foi de 3 cm³ e que o recipiente aumentou seu volume de 2 cm³. Determine o valor da dilatação real do líquido.

Solução:

ΔVap = ΔVreal - ΔVrec

ΔVreal = ΔVap + ΔVrec

ΔVreal = 3 + 2 = 5

Logo: ΔVreal = 5 cm³

Vejamos os que os alunos de Itapipoca andam 'aprontando' :




Exemplo 2:

Um recipiente contendo 1000 cm³ de mercúrio encontra-se a uma temperatura de 20^o C e é aquecido até 120 ^o C, quando entornam 15 cm³ de mercúrio. Dados: γ = 0.0002 ⁰C^-1. Responda:

a) Qual é o valor da dilatação real do mercúrio?

Solução:

Vo = 1000

ΔΘ = 120 - 20 = 100

γ = 0.0002

ΔVreal = Vo . ΔΘ . γ

ΔVreal = 1000 . 100 . 0,0002 = 20

Logo: ΔVreal = 20 cm³

b) Qual o valor da dilatação do recipiente?

Solução:

ΔVap = ΔVreal - ΔVrec

ΔVrec = ΔVreal - ΔVap

ΔVrec = 20 - 15 = 5

Logo: ΔVrec = 5 cm³

* Dilatação Anômala da Água

Geralmente, os sólidos e os líquidos aumentam de volume quando elevamos a temperatura deles. No entanto a água e outros materiais apresentam o comportamento contrário, ou seja, diminuem de volume com o aumento da temperatura.

A água apresenta este comportamento entre 0 ^o C e 4 ^o C, onde se verifica a diminuição do seu volume, conforme representa a ilustração abaixo.

Graças a esse comportamento as plantas e os animais aquáticos permanecem vivos nos rios, lagos e mares durante os invernos rigorosos.

Por exemplo, vamos supor que em um lago, a temperatura da água comece a se resfriar a partir dos 18 ^o C. A água da superfície em contato com o ar esfria-se ficando mais densa (seu volume diminui) que a água do fundo do lago. Essa água 'mais fria' vai para o fundo do lago e empurra para cima a água 'mais quente' que lá se encontrava. Porém ao atingir 4 ^o C, essa movimentação cessa, porque a água na superfície do lago atinge a sua densidade máxima (volume mínimo), desce e não sobe mais, pois tem máxima densidade. Assim, a água que está na superfície do lago se congela, isolando a porção de água quente no fundo do lago, preservando assim a flora e a fauna aquática.

Como a superfície do lago está congelada, a água no fundo do lago mantém-se líquida, pois a camada de gelo na superfície do lago atua como um isolante, não deixando a água no fundo do lago congelar.


A

LÂMINA BIMETÁLICA

Lâmina Bimetálica

A lâmina bimetálica (par bimetálico) é constiuída de duas lâminas de metais diferentes - por exemplo, ferro e latão - unidas firmemente. Na temperatura ambiente, as lâminas são planas e possuem o mesmo tamanho. quando é aquecida, como os dois materiais possuem coeficientes (α) diferentes, uma das lâminas se dilata mais que a outra.

Para que as duas lâminas se mantenham unidas (com tamanhos diferentes), elas se encurvam da mesma maneira mostrada na figura abaixo:

a lâmina se encurva para o lado de menor α. Esta propriedade da lâmina bimetálica é muito usada para provocar o desligamento e acionamento automático de circuitos elétricos. Na figura abaixo vemos o exemplo dessa proppriedade em um alarme contra incêndio:

O video abaixo ilustra uma lâmina bimetálica sendo aquecida: