Coeficiente termico

Coeficiente de expansão térmica

Ao aumentarmos a temperatura de um corpo sólido, aumentamos a agitação das partículas que o constituem. Em geral, isso faz crescer não só a amplitude da vibração das moléculas, mas também a distância média entre elas, resultando em um aumento nas dimensões do corpo. Esse aumento é chamado dilatação ou expansão térmica. Uma diminuição da temperatura geralmente acarreta uma redução nas dimensões do corpo (contração) térmica.

A expansão (ou contração) do corpo é proporcional à variação de temperatura do corpo (, onde TF é a temperatura final e TI é a inicial), o comprimento inicial (LI) e ao coeficiente de dilatação característico de cada material (), que é definido como o coeficiente médio de expansão linear (dado em unidades de oC-1). Desse modo podemos escrever a relação:

∆L=LF-LI= αLI∆T

Alguns valores para o coeficiente de dilatação linear  são apresentados na tabela a seguir:

Material | α (10-6oC-1) | Alumínio | 24 | Aço | 11 | Cobre | 17 | Latão | 19 | Ferro | 12 | Chumbo | 29 | Prata | 19 | Ouro | 14 |

Arranjo experimental onde c é a barra metálica, b o ponteiro, a o transferidor e, d o recipiente para o vapor d’água:

Na figura, temos a representação de um aparato experimental que permite a mensuração do comprimento. O aparato consiste de uma barra metálica apoiada sobre dois suportes. Uma das extremidades da barra está fixa enquanto que a outra pode rolar livremente sobre um fio de cobre com um diâmetro conhecido. O fio está em formato de ‘L’ para que uma de suas extremidades seja usada como ponteiro. A barra é aquecida por meio do vapor d'água que passa pela barra. A expansão (ou contração) da barra e faz com que o fio gire em torno de seu eixo. Esse movimento desloca o ponteiro e a indicação do ângulo do ponteiro pode ser lida em um transferidor. Dessa forma, desde a temperatura inicial até a máxima alcançada pela barra, temos uma variação proporcional no comprimento da barra metálica