DILATAÇÃO TÉRMICA DOS SÓLIDOS - TERMOLOGIA - Aula 3 - Prof Boaro

Fala galera tudo bem galera Ó eu sou o professor Marcelo boaro o seu professor de exatas meu querido minha querida nesse momento tô gravando física termologia dilatação térmica dos sólidos tá bom começamos na aula um com os conceitos iniciais falei sobre temperatura calor a diferença e tal na aula número dois eu falei para você em detalh sobre as escalas Célsius escala fahrenheit escala Kelvin Como converter uma na outra não é e agora nós vamos a aula número três dilatação térmica dos sólidos gente e aí eu deixei pra aula número quatro Eu dividi em duas aulas

então né eu deixei para aula número quatro a dilatação dos líquidos porque abordar a dilatação de líquido é um pouco especial porque o líquido ele está contido no recipiente né então para você estudar com cuidado eh precisa de um tempinho maior então eu vou fazer uma aula separada tá bom dilatação térmica dos sólidos Bom vamos lá do que você tá falando boaro é o seguinte cara você sabia que uma das razões dos fios nos postes não ficarem perfeitamente esticados é porque eles dilatam Hum porque no verão eles têm um certo tamanho no inverno eles têm

outro tamanho Hã você sabia que os trilhos do trem Eles são espaçados de forma proposital você sempre tem um entre os trilhos tem um certo vãozinho Você sabia disso Você sabia que uma das razões das pontes serem feitas por segmentos é por conta da dilatação porque ela esquenta durante o dia ela esfria a noite e essa variação de temperatura causa uma variação do comprimento da ponte você sabia ah então meu querido minha querida Esse é o objeto do nosso estudo nesse momento tá bom dilatação térmica galera tá então a dilatação é a variação no tamanho

a variação no comprimento ou a variação na área ou a variação do volume de um corpo graças a ao maior espaçamento entre as moléculas ou átomos que constituem esse corpo veja só nós estudamos na aula 1 e na aula dois nós vimos também que os corpos eles estão em as moléculas ou átomos que constituem os corpos estão em constante agitação não é aqui eu fiz bolinhas vermelhinhas representando os átomos Ah e essas molinhas representando as ligações químicas entre eles tá bom acontece que o átomo se está uma dada temperatura T1 ele tá um certo nível

de agitação se você aumenta a temperatura dele o que que vai acontecer vai vai ocorrer um aumento da agitação térmica Ah então os átomos vão se agitar mais sim e se os átomos se agitam mais o que que vai acontecer vai acontecer que a distância média Entre esses átomos meus queridos vai aumentar é isso que acontece a distância média entre os átomos vai aumentar então ó numa dada temperatura T1 se nós aquecemos esse corpo ele passará para uma dada temperatura T2 T2 maior que T1 de maneira que a distância média entre as moléculas adjacentes a

distância média entre as moléculas que estão próximas ou átomos né dependendo que o corpo vai aumentar então Ó daqui para cá teve um acréscimo de um Dezinho daqui para cá teve um acréscimo de um Dezinho também daqui para cá teve um acréscimo de um Dezinho Opa isso galera nas três dimensões né eu fiz aqui um desenho em duas dimensões só na lousa por conta da dificuldade de fazer em detalhes bonitinho para você em três dimensões mas isso ocorre em três dimensões gente Lembrando que a at ação térmica ela ocorre sempre em três dimensões nós vivemos

no mundo de três dimensões né espaciais Então os objetos todos eles têm três dimensões é que em muitos casos a gente pode desprezar alguma das das dimensões por exemplo se você tá numa indústria Siderúrgica eles estão fazendo uma chapa metálica gigante lá que eles vão usar para construir um navio por exemplo a chapa tem 10 15 m de comprimento por 10 12 m de largura só que ela tem sei lá cm de espessura 1 cm de espessura sei lá da aplicação que eles vão fazer aquilo então você concorda comigo que a altura da chapa tem

uma dimensão despresível comparada com a largura e o comprimento entendeu a dilatação é sempre em três dimensões mas às vezes você pode desprezar alguma das dimensões para você estudar e é isso que nós vamos fazer então galera vou falar para você agora sobre o tipo de dilatação Ah mas antes meu por favor dá um joinha nos vídeos inscreva-se no canal isso dá uma força bastante bacana para mim tá bom então dá uma força para mim uma das maneiras é você se inscrever no canal dar joinha nos vídeos e Coisa e Tal Tá bom vamos lá

galera dilatação unidimensional bidimensional E tridimensional então nós vamos pegar os corpos nós vamos fornecer energia para ele e ele vai aumentar de tamanho beleza muito bem a dilatação unidimensional galera é quando você leva em consideração apenas uma dimensão como próprio nome já diz né gente unidimensional 1D uma dimensão dilatação bidimensional B 2 2 2D dilatação tridimensional 3D eu vou citar um exemplo você entender cada um dos casos por exemplo se eu pegar o fio o fio que transmite energia elétrica um cabo que transmite energia elétrica e ele tem alguns quilômetros alguns deles T alguns quilômetros

só que ele tem alguns quilômetros só que ele tem poucos centímetros de altura e de largura galera 1 2 cm de altura e de largura então quando a gente aqueceu um cabo como esse a dilatação no comprimento vai ser muito mais expressiva e muito mais importante do que a que a largura e altura então é um é um estudo de dilatação unidimensional Entendeu agora agora a pouco eu citei a situação da placa uma placa grande é uma situação que você estuda apenas em duas dimensões e se você tem um cubo por exemplo uma esfera por

exemplo você tem algum objeto em que os três as três dimensões são comparáveis nós temos meu querido minha querida a chamada dilatação tridimensional a 3D tá para cada uma delas vai ter uma equação que eu vou passar no próximo quadro para você agora tá bom vamos lá dilatação linear dilatação superficial e dilatação volumétrica galera então dilatação linear quando apenas em uma dimensão eu aqueço esse objeto aumenta a gestação das moléculas distância média aumenta Não foi isso que eu falei você vai ter um del L gente chamamos de Del l o quê a variação no comprimento

então o Del L é dado pela seguinte expressão l0 ala del teta o Del l o quanto a barra vai aumentar oou quanto o cabo de transmissão de energia elétrica aumenta por exemplo de tamanho é igual a l0 vezes Alfa x Delta teta o l0 gente é o tamanho inicial Tá vocês viram no desenho da Luz anterior que eu fiz para você que quando você aumenta a agitação aumenta a distância média entre cada molécula Ok bom se você tem um grupo de moléculas vai aumentar mais quanto maior o conjunto de átomos ou moléculas mais esse

cara vai aumentar né verdade então por isso depende eh do tamanho Inicial depende da variação de temperatura Claro se você aumenta muito a temperatura a tendência agitar mais a a a distância média entre elas tende a aumentar e o alfa galera depende do material que é feito que também é natural né comprimento Inicial coeficiente de dilatação linear e o e o e a variação de temperatura é assim que funciona tá del L = l0 ala del teta tem que saber essa fórmula hein galera del L l0 al del teta tá bom gente Saímos da situação

de uma dimensão e vamos pra situação de duas dimensões eu tenho uma placa eu tenho uma chapa por exemplo em que eu aqueço horas ela sai de uma área Inicial e vai para uma área final não é voo Claro se eu aumenta os dois lados tanto a largura quanto a o comprimento desprezando a altura lembra então vai haver um acréscimo de área isso mesmo Delta a a z0 Beta Delta TTA Ó gente se você sabe uma delas você sabe as três né Ó você vê aqui elas são muito parecidas ó Claro a variação da área

a área Inicial Beta Delta teta o Beta é chamado de coeficiente de dilatação superficial e o Beta galera o Beta igual a 2 ala tá no próximo quadro eu vou mostrar para você porque que essa relação é verdadeira tá bom E se eu for para três dimensões boaro Se eu for para três dimensões Agora eu tenho que analisar galera o volume né então a variação de volume a variação de volume é igual ao volume Inicial vezes o gama vezes o delta teta o gama é chamado de coeficiente de dilatação volumétrica horas coeficiente de dilatação linear

uma dimensão coeficiente de dilatação superficial duas dimensões coeficiente de dilatação volumétrica três dimensões natural né bom e se Beta meus queridos é igual a duas vezes ala fala para mim quanto é que você acha que o Gama vai ser hã hã Isso mesmo Gama = 3 x ala tá Gama = 3 x ala É isso aí galera Essas são as equações importantes dessa aula coeficiente de tratação tá bom volumétrica linear e superficial meus queridos então é o seguinte então eu vou apagar essa lua para você e vou demonstrar para você Por que essa relação aqui

é verdadeira e vou falar também sobre uma chapa quando tem furo quando não tem como é que faz Tá bom vamos lá G galera agora eu vou propor uma situação bastante interessante que as pessoas confundem muito cara isso aqui ah eu tenho um monte de experimentos para gravar dessas coisas tenho um monte gente tem centenas de experimentos preparados para começar a gravar e postar vou até montar outro canal para você no final do vídeo eu vou deixar uns links para você desses experimentos aqui ó placa com furo galera imagina que eu tenho uma uma chapa

uma placa como essa e aí tem um furo nela tem um furo nela aqui ó Peguei lá uma serra copo né bem fininha fiz um furo ali ó ou então com laser e tirei E aí galera esquentamos essa placa hã esquentamos essa placa pergunta a você meu querido minha querida que que vai acontecer com o furo se eu pego uma placa faço um furo pego essa placa e aqueço a placa tende a metade tamanho certo e o furo galera vai aumentar também ou vai diminuir ou vai continuar a mesma coisa hã hum fala PR mim

ao aquecer o furo aumenta diminui ou continua a mesma coisa Hã galera pasmem o furo Aumenta também Aumenta também galera eu eu disse pasm brincando porque assim a quantidade de gente que acha é claro que meu desenho tá absurdamente exagerado né as dilatações galera elas são sempre muito pequenininhas tá a gente vai fazer o exercício daqui a pouco você vai ver o o coeficiente de dilatação coeficiente de dilatação são valores muito pequenininhos e 10 elevado a-5 -6 são valores muito pequenos então aqui meu desenho tá exagerado só por questões didáticas né mas quando você aquece

galera o furo aumenta o furo não diminui o furo aumenta calma assim baro é pro furo diminuir não é cara sabe o que que não é guarde o seguinte eu não disse a você que dilatar significa aumentar a distância média entre as moléculas ou átomos então se eu pego uma chapa aqui de Ferro por exemplo dois átomos de ferro que estão próximos quando você aquece a tendência que eles fiquem mais afastados a distância média entre eles vai aumentar não vai se a distância média entre eles vai aumentar gente ó eu vou dar um zoom aqui

ó vamos ó a visão microscópica do que tá acontecendo ali ó Então eu tenho aqui ó ó eu tenho aqui os átomos de Ferro fazer menos átomos aqui senão vai ficar desenho muito carregado então Ó eu tenho aqui os átomos de Ferro Beleza então aqui é a ligação entre eles ó aqui a ligação entre eles Beleza boaro tô entendendo então bicho é o seguinte entre esse cara aqui E esse cara aqui ao aquecer a distância média entre eles não tem que aumentar se a distância média entre eles vai ter que aumentar horas não tem como

eles aumentarem fazendo assim não né tem que aumentar fazendo assim ou seja realmente o furo tem que aumentar porque a distância média entre os átomos inclusive da borda aqui ó a distância média tem que aumentar galera e mais o furo de lata como se ele tivesse com o próprio material ou seja se eu fizer o corte fininho tirar essa essa chapinha colocar de novo encaixada ali com cuidado aquecer eles dilatam como se não tivesse sido cortado interessante né o furo de lata como se tivesse preenchido pro material furo ou uma rachadura tá D lata como

se tivesse e preenchido por material interessante né bastante interessante as pessoas erram muito isso bom então ó antes de fazer o exercício de aplicação eu vou mostrar para você rapidamente por que que o Beta Vale duas vezes Alfa tá e o gama Vale 3 x Alfa Gente uma outra maneira de eu escrever essa equação veja só del L l0 ala del teta né mas o Del L que que é del L boaro é final menos Inicial né gente del L é o l final menos L Inicial tudo bem então vai ficar l menos l0 final

menos Inicial Eu Vou Passar Esse l0 para cá somando estou só reescrevendo essa equação em outro formato porque esse outro formato é mais interessante para aquilo que eu quero demonstrar tá vou demonstrar para você que Beta é duas vez Alfa então eu vou fazer o seguinte aqui agora ó eu vou colocar o l0 em evidência vai ficar L igual a l0 que multiplica 1 + al del teta Às vezes você encontra a expressão nesse formato isso vale pra área também né a = 0 1 + ala 1 + Beta del teta e o para volume

também o volume V = v0 1 + ama del teta Tá bom então Ó a área Inicial é igual aqui é o l0 né ó a área Inicial é l0 x l0 né boaro isso área é lado vez lado ou seja l0 qu tudo bem bem a área Inicial Vale l0 qu Beleza boou beleza continua aí bom e a área final meus queridos essa área final tô usando o mesmo desenho aqui ó e a área final vai ser l x l isso mesmo então a área final vai ser igual a l x l lado vezes

lado que é L qu certo boaro certo então gente veja só que interessante L qu boar é Então olha só o a meus queridos que é igual ao L qu é igual horas mas o l eu não posso escrever em função do l0 1 + al del teta Posso então o l qu vai ficar l0 1 + al del teta todo mundo ao quadrado é ou não é então vamos lá ó o a é igual l0 qu é o a0 vezes fazer direto 1 qu quadrado primeiro mais duas vezes o primeiro pelo segundo 2 x

1 vezes ala Delta teta mais não é assim gente o quadrado primeiro mais duas vezes o primeiro pelo segundo mais o quadrado do segundo quem é o quadrado do segundo o quadrado segundo é ala quadrado x del teta qu tudo bem quadrado Primeiro vamos lá galera então a z0 vezes o quadrado primeiro 1 qu é 1 mesmo mais duas x Alfa 2 x 1 x ala 2 x ala x del teta mas agora galera que entra uma questão interessante como eu disse há pouco a dilatação ela é sempre pequenininha porque coeficiente de dilatação é uma

coisa pequenininha gente 10 elevado -5 10 elev -6 note se o alfa já é uma coisa pequenininha Alfa a quadrado é uma coisa muito pequena gente não é comparável se eu tenho Alfa que é 10 a- 5 eu vou somar ala qu é 10 a- 10 ou seja eu tô somando uma coisa muito muito muito menor ala Quad é muito muito pequena por isso que esse termo aqui g era nós desprezamos meus queridos esse cara aqui é zero tá aproximadamente zero então que que vai acontecer eu fiquei com a expressão nesse formato aqui ó ah

então o abar É iG 0 1+ 2 x al ve del Tet isso e quem que nós chamamos de Du ve alfa o Beta simples assim a então vai ficar a iG aplicando a distributiva aqui ó vai ficar a z0 mais a0 x Beta x Delta teta não é apliquei distributiva aqui agora vou passar o a0 para lá subtraindo A - a0 é ig a a0 x Beta x del teta Mas quem é a - a0 boaro quem que é o a men a0 é o delta a é a variação da área né então a

variação da área igual a a 0 x Beta x del teta Tá bom meus queridos tudo bem tudo bem Galera então vamos fazer um exercício de aplicação dá uma olhada na sua tela ó no laboratório situado na orla marítima Paulista uma de ferro de 50 cm de comprimento está envolta em gelo fundente galera gelo fundente é gelo a 0º c né ponto para a realização de um ensaio técnico esta barra é colocada no recipiente contendo água em ebulição Ou seja é colocada em situação de água fervendo água 100 GC até atingir o equilíbrio térmico a

variação de comprimento sofrida pela aste foi de Opa boaro como é que é o negócio galera tranquilo eu tenho o tamanho inicial da Barra tá vendo ó 50 cm Ah eu tenho temperatura inicial gelo fundente 0 GC eu tenho temperatura final temperatura final temperatura da água em ebulição 100 GC a variação no comprimento ó galera del l é igual l0 ala del t é isso tá bom volta com paloso ó galera Ó então ele nos deu o alfa do ferro né eu esqueci de anotar aqui ó mas o alfa do ferro Vale 1,2 x 10

a-5 então o l0 50 cm galera vou pôr em centímetros aqui mesmo Ah se bem que a resposta ali tá tudo em milímetros né vou colocar em milímetros já então ó 50 cm Lembrando que cada centímetros Cada centímetro tem 10 mm então 50 cm são 500 MM tudo bem Vou até escrever aqui do lado para você ó ó 50 cm = 500 MM vezes o alfa o alfa do ferro 1,2 x 10 a-5 ele nos deu ali galera isso é dado sempre para vocês tá G C elevado a -1 essa é a unidade do Alfa

Desencana com ela tá Alfa é dado em graus c é men-1 tudo bem vezes Qual é a variação de temperatura boaro é 100º que é a temperatura final menos 0 que a temperatura inicial Ah então vai ficar del L é igual gente 5 x 12 é 60 então 5 x 1,2 é 6 né meu então aqui vai dar 6 x 10 ó já vou juntar tud esses expoentes aqui aqui eu tenho dois zeros aqui eu tenho do zeros então vai ficar assim ó 10 a- 5 com com 4 né ó 10 a- 5 com 1

é 10 4 10 3 10 2 10 Men 1 Então vai dar 6 x 10 Men 1 mm que eu já coloquei em milm ah mas aqui deixa olhar as alternativas não tá em notação científica não a resposta que ele nos deu meu querido minha querida Vale 0,6m Tá bom então aqui ó resposta letra resposta letra tá essa foi a variação tudo bem meus queridos então ó galera lembre-se Ó vai fazendo aos poucos tudo com cuidado meu tenha fé em Deus tenha fé em você vai fazendo as coisas passo a passo você vai acando seu

objetivo aí se vestibular concurso público o que seja você dá bem na prova vai Fazendo tudo com cuidado passo a passo tá no então fazer o seguinte agora ó final do vídeo né eu coloco para você aqui os links gente Eu sempre deixo aqui nesse primeiro aqui o link direto PR os exercícios agora no final da tela né o YouTube nos disponibilizou nesse momento nesse mês isso que aparece para vocês aqui agora ó final chamo de final de tela aqui então tá para você o link para você fazer os exercícios dessa aula tá E aí

eu vou deixar para você aqui outros links por exemplo o link da primeira aula deixo lá em cima o link da primeira aula da playlist disso aqui e eu deixo para você também o link de dos exercícios de vídeos experimentos tá eu deixo sempre esses três links para você poder encontrar e fazer as coisas tá bom galera lembra dá força que você puder dar pro projeto aro tá bom que leva ensino de alta qualidade para todo mundo totalmente grátis galera Então é isso muito obrigado muito obrigado ó faz o exercício meu vai treinar D tudo

certo para você tá bom muito obrigado muito obrigado tudo de bom para você fica com Deus e até mais valeu