Dilatação. AULA 03, 04 e 05 FÍSICA III PROFESSOR NECKEL

Transcrição

1 Dilatação AULA 03, 04 e 05 FÍSICA III PROFESSOR NECKEL

2 Forças Intermoleculares Podemos imaginar um sólido como uma grande quantidade de moléculas ligadas por molas umas à outras. Essas molas exercem hora atração hora repulsão entre as moléculas Escala em (nanômetro)

3 Forças Intermoleculares A distância de equilíbrio entre as moléculas é alterada de acordo com a temperatura Conforme maior a temperatura, maior o grau de agitação das moléculas Quanto maior agitação, maior é o afastamento médio entre as moléculas Nos extremos do sólido, percebemos macroscopicamente um aumento de dimensão Com a diminuição da temperatura o processo é revertido

4 Forças Intermoleculares Aplicações no cotidiano: Espaçamentos de dilatação em trilhos, pontes, construções, rejuntes, etc...

5 Forças Intermoleculares

6 Forças Intermoleculares

7 O problema do orifício aumenta ou diminui? A resposta é: Com o aumento de temperatura, a área de um orifício em uma placa sempre aumenta.

8 O problema do orifício Esta possibilidade não faz sentido, pois mesmo que as moléculas da borda se afastem, as do orifício se aproximam? Nesta possibilidade, todas as moléculas se afastam homogeneamente. (supondo que o aumento de temperatura é igual em todos os pontos do sólido)

9 O Problema do orifício CUIDADO! Em sólidos separados, como em revestimento cerâmicos, o espaço entre os sólidos diminui.

10 Dilatação Térmica Tratamos sempre de três tipos de dilatação Linear (para comprimentos) Superficial (para áreas, superfícies) Volumétrica (para volumes) Os tipos de dilatação são todos dependentes entre si. O comprimento aumenta, mas aumenta também a área e o volume. (com o aumento de temperatura)

11 Dilatação Térmica Linear 1 : comprimento final : comprimento inicial : variação de temperatura : coeficiente de expansão linear Propriedade da dilatação de cada material Unidade º Tomaremos por padrão que um material possui o mesmo para todas as direções. Para líquidos, não define-se Página 60 (livro Turbo) tabela de valores de

12 Exercício - Fixação R: (D)

13 Dilatação Térmica Superficial 1 : área superficial final : área superficial inicial : variação de temperatura 2 : coeficiente de expansão superficial Para sólidos, é igual ao dobro de Unidade: º

14 Exercício R: (C)

15 Dilatação Térmica Volumétrica 1 : volume final : volume inicial : variação de temperatura 3 : coeficiente de expansão volumétrica é o triplo de Unidade º Define-se por padrão para líquidos Obs.: A unidade padrão é º, pois º Para º exige conversão, mas não é comum aparecer

16 Exercício - Lista R = =49

17 O problema da régua dilatada Uma régua metálica deve dilatar conforme a temperatura aumenta Quando isso acontece, a medição da régua acaba não sendo a real conforme a escala correta Assim, a medição dos objetos ficará menor que a real. Problema recomendado à leitura no link: masresolvidos/rhk4/c22/rhk4_c22_p025.p df

18 Equação da densidade Como o volume do material aumenta com o aumento da temperatura e sua massa permanece igual, deve haver uma variação na sua densidade Como a massa não muda Resolvendo para 1 13 Pode se usar também, para facilitar (aproximado) 13 1

19 Exercício - extra R: 12,79 " #$% formula aproximada, gabarito da apostila R: 12,84 " #$% - formula real, gabarito prof. Neckel

20 Dilatação dos Líquidos Em um recipiente onde ()* +,-#, ao ser aquecido, o líquido dilatará mais que o recipiente, causando transbordamento. O volume transbordado é a dilatação aparente./ ()*,-# Para tal situação./ ()*,-# Assim././ Aqui, é tanto do líquido quanto do recipiente, supondo que são iguais

21 Dilatação dos Líquidos Também é possível pensar que o volume transbordado é igual a diferença entre os volumes finais do líquido e do recipiente 0,.12./ ()*,-# Chegaremos na mesma relação./ ()*,-# Supondo Chegamos em./././ ()*,-#

22 Dilatação de Líquidos 3 situações possíveis: I. ()*,-# Recipiente dilata igual ao líquido II. ()* 5,-# Recipiente dilata mais que o líquido Dilatação aparente negativa III. ()* +,-# Recipiente dilata menos que o líquido Dilatação aparente do líquido

23 Dilatação Anormal da Água De 0 a 4 ºC, a dissolução das pontes de hidrogênio da água causa uma diminuição do seu volume. Somente acima de 4ºC a água expande normalmente segundo a lei da dilatação volumétrica.

24 Dilatação Anômala da Água A densidade, pelo contrário, apresenta o comportamento inverso. Para um aumento de volume, há uma diminuição da densidade e vice-versa. Isso se dá pois a massa da amostra não se altera durante a troca de fase.

25 Exercício - Fixação R: (e)

26 Exercício Lista R - E R: (E)

27 Exercício Lista R: D R: (D)

28 Exercício Lista R: C

29 Exercício: Propostos R: 27 - C

30 Exercício Lista R:

31 Exercício Propostos - E

32 Exercício Lista R: C