Dilatometria

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Dilatometria - dilatação linear superficial e volumétrica |
 
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  Dilatometria - Estuda a dilatação dos corpos - Quando a temperatura de um sólido aumenta, surge um aumento da amplitude das vibrações atômicas e da distância média entre os átomos e moléculas que o constituem e então eles se dilatam.

 Se a temperatura diminui, ocorre o fenômeno inverso, ou seja, eles se contraem.
 Efeitosda dilatação sobre corpos sólidos
   
 
Dilatação linear dos sólidos
 
 Trata-se da dilatação de uma das dimensões de um corpo, como por exemplo, seu comprimento. Considere uma haste metálica de comprimento Lo e à temperatura to. Quando aquecida terá comprimento L a uma temperatura t.

 Características:
A dilatação linear ΔL é diretamente proporcional à variação de temperatura Δt.
Adilatação linear ΔL é diretamente proporcional ao comprimento inicial Lo.
A dilatação linear ΔL depende do material de que é constituído o corpo.

ΔL  ---  dilatação linear
α  ---  coeficiente de dilatação linear médio, característica do material que constitui a barra.
Lo  ---  comprimento inicial
L  ---  comprimento final
Δt  ---  intervalo de temperatura
 Unidades de α
Isolando α na equaçãoΔL=Lo.α.Δt  ---  α=ΔL/Lo.Δt  ---  como Lo e ΔL tem a mesma unidade, elas se cancelam  ---  então a unidade em que se exprime o coeficiente de dilatação linear é o inverso do grau (1/oC ou oC-1; 1K ou K-1, etc.).
Observe que o coeficiente de dilatação linear representa a dilatação de um corpo de comprimento unitário, quando sua temperatura aumenta de um grau.
 O gráfico a seguir representa ocomprimento L, em função da temperatura θ  ---  como a função L=Lo + Lo.α.(θ – θo) é

uma função de primeiro grau este gráfico corresponde a uma reta inclinada e, quanto maior sua inclinação, maior será o coeficiente de dilatação linear.
 
  Aplicações práticas de dilatação linear
 Nos ferros elétricos automáticos, a temperatura de funcionamento, que é previamente regulada por um parafuso, écontrolada por um termostato constituído de duas lâminas bimetálicas de igual composição. Os dois metais que formam cada uma das lâminas têm coeficientes de dilatação α1 - o mais interno - α2. As duas lâminas estão encurvadas e dispostas em contato elétrico, uma no interior da outra, como indicam as figuras a seguir.

A corrente, suposta contínua, entra pelo ponto 1 e sai pelo ponto 2, conforme afigura 1, aquecendo a resistência. À medida que
a temperatura aumenta, as lâminas vão se encurvando, devido à dilatação dos metais, sem interromper o contato. Quando a temperatura desejada é alcançada, uma das lâminas é detida pelo parafuso, enquanto a outra continua encurvando-se, interrompendo o contato entre elas, conforme a figura 2.
Observe que as lâminas estão se encurvando para dentro, entãoα2 > α1 e, quanto mais baixo estiver o contato (mais apertado o parafuso), menor será a dilatação das lâminas e consequentemente menor será a temperatura.
 Lâminas bimetálicas – Quando você solda duas barras de materiais diferentes você obtém uma lâmina bimetálica e, se você as submeter à mesma variação de temperatura, o sistema vai curvar-se para o lado da barra de menor coeficiente dedilatação, quando aquecida e para o lado da barra de maior coeficiente de dilatação, quando resfriada.
Observe nas figuras abaixo uma lâmina bimetálica constituída de alumínio  (αaluminio=22.10-6 oC-1) e invar (liga de ferro e níquel – αinvar=1,0 .10-6 oC-1) e observe como a lâmina se inclina quando a temperatura aumenta ou diminui.

As lâminas bimetálicas são muito utilizadas nos relés térmicos(termostatos – dispositivos que desligam automaticamente um

circuito quando a temperatura atinge determinado valor) para controlar a temperatura de um dado ambiente, nas geladeiras, freezers, ferro elétrico automático, aparelhos de ar condicionado, fornos de fogões elétricos, etc. Quando a temperatura do ambiente superar certo limite, o termostato deve desligar o aquecedor fazendo sua lâmina...
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