Atualizado em 30/09/2011, às 8h22. Show Os objetos que nos cercam, assim como nós mesmos, somos formados por pequenas partículas conhecidas como moléculas. Esses objetos, quando se encontram no estado sólido, terão as suas moléculas fortemente ligadas uma nas outras e por isso a movimentação delas se restringe a pequenas oscilações. O grau dessas oscilações determina uma grandeza física muito conhecida por nós, a temperatura. Em outras palavras, quanto mais agitadas estiverem as moléculas, maior será a temperatura. Quanto menor o estado de agitação molecular, menor a temperatura. Desse fenômeno extrai-se uma consequência fundamental para o que se e estuda aqui. Quanto mais agitadas estiverem as moléculas de um determinado objeto, mais afastadas elas estarão entre si. O resultado disso é um aumento no tamanho do objeto, ou seja, quando aquecido, ele sofre uma dilatação. Observe a figura abaixo:
Com o aumento da agitação molecular, as moléculas ficam mais afastadas uma das outras. Por quê? Durante a agitação, duas forças atuam nas moléculas: a de atração, provocando aproximação; e a de repulsão, provocando afastamento. Essas forças não são simétricas, de modo que a força de repulsão é maior do que a de atração. Assim, é possível concluir que o afastamento das moléculas é maior que a aproximação, resultando no aumento das dimensões do corpo. A dilatação térmica é algo muito comum no nosso dia a dia, pois os objetos são constantemente submetidos a variações de temperatura. Na engenharia, esse fenômeno deve ser considerado na construção de algumas edificações, como por exemplo, na construção de pontes e viadutos. Essas construções costumam ser feitas em partes e, entre essas partes, existe uma pequena folga para que, nos dias quentes, ocorra a dilatação sem nenhuma resistência. Do contrário, teríamos algum comprometimento da estrutura. Dilatação linear Por esse motivo, quando sujeitos a variações de temperatura, corpos com esse formato sofrerão, principalmente, variações no comprimento. Essas variações estão diretamente relacionadas a três fatores:
Dilatações superficial e volumétrica Os fatores que influenciam a dilatação térmica nesses casos são os mesmos da dilatação linear, ou seja: a dimensão inicial do material e a variação de temperatura. Assim, as equações que determinam essas dilatações são muito semelhantes à equação da dilatação linear, como se pode ver no quadro abaixo. As constantes β e γ são os respectivos coeficientes de dilatação superficial e volumétrica. É importante assinalar que os três coeficientes apresentados se relacionam quando se trata de um único material. Essa relação é dada a seguir:
Ouça este artigo: Geralmente as substâncias se dilatam quando aquecidas e contraem quando resfriadas. A água, contudo, não possui este comportamento. De 4 ºC até 100 ºC, a água comporta-se normalmente como qualquer outra substância, aumentando seu volume quando aquecida, mas de 0ºC a 4ºC, ela se contrai ao ser aquecida, ao invés de se dilatar. Aí está o comportamento anômalo da água! Antes de explicar este comportamento, verifiquemos alguns fatos:
Estes quatro fatos podem ser verificados no gráfico a seguir:  Em 0ºC, temos o estado sólido da água, quando ela se torna gelo. O volume deveria ser mínimo devido ao fato de ser um sólido (moléculas fortemente ligadas). Mas isso não acontece por causa das pontes de hidrogênio que são formadas no estado sólido da água. Elas ocorrem por meio de uma ligação molecular originada da atração de polos negativos e positivos de moleculas diferentes, gerando uma geometria no gelo que exige uma área maior. Logo, com uma área maior (maior volume), mas com a mesma massa de água, a densidade tende a diminuir, fazendo o gelo flutuar na água. Ao aquecer a água, há uma agitação maior das moléculas, quebrando as pontes de hidrogênio. Dessa forma, de 0ºC a 4ºC, quando a temperatura começa a aumentar, as pontes começam a ser quebradas, mas em vez de aumentar o volume da água, ele diminui, devido a quebra das pontes, fazendo diminuir a área ocupada por elas. Ou seja, no estado de gelo o volume era maior do que entre 0ºC e 4ºC. Quando maior parte das pontes são desfeitas em 4ºC, a água tem seu volume mínimo e, a partir desse momento, para de se contrair e tende a se dilatar com o aumento da temperatura, começando o processo normal igual a todas as substâncias. Este fenômeno, do gelo ter o volume maior (densidade menor) entre 0ºC e 4ºC, faz com que os lagos mantenham uma camada de gelo na superfície, mas a água fica no estado líquido em seu interior, permitindo a vida no ambiente aquático. A convecção ajuda a manter este estado, pois a água mais densa (com temperatura próxima de 4ºC) tende a descer para o fundo do lago, enquanto que a menos densa (próximo a 0ºC) tende a subir, ajudando a formar a camada de gelo na superfície. Outros exemplos conhecidos por esta característica da água são os icebergs na superfície dos oceanos e o estouro de garrafa com água congelada no refrigerador. Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/termodinamica/dilatacao-anomala-da-agua/ É possível uma substância dilatar quando sua temperatura diminui?Se a temperatura de um corpo é reduzida, normalmente, provoca uma diminuição do seu volume, entretanto, há exceções. A água é a mais comum delas: de 4oC a 0oC sofre um aumento de volume. Tal comportamento da água é conhecido como "dilatação anômala".
Porque as substâncias expandem quando sua temperatura aumenta?Quando a temperatura de um corpo varia positivamente, o grau de agitação de suas moléculas aumentam, fazendo com que o espaço entre as mesmas fique maior o que provoca um aumento no volume do corpo ou seja, a sua expansão.
O que acontece com o metal quando a temperatura diminui?A redução do comprimento de um material quando sua temperatura diminui é denominada contração térmica. Se a barra for colocada na geladeira, continuará a resfriar e sofrer contração térmica.
Por que os objetos se dilatam ao serem aquecidos e se contraem ao serem resfriados?Resposta. Quanto maior a temperatura mais as moléculas se agitam, e com o aumento da agitação molecular, as moléculas ficam mais afastadas uma das outras. Durante a agitação, duas forças atuam nas moléculas: a de atração, provocando aproximação; e a de repulsão, provocando afastamento.
|
Por que as substâncias se contraem quando sua temperatura diminui?
Postagens relacionadas
direito autoral © 2024 nguoilontuoi Inc.
