Processos termicos.pdf - Unidade Acadêmica de Física - UFCG

Física II – Profs Ricardo e Amauri 2
dV dL3
dL2
dL1
= L1
L2
+ L1L3
+ L2L3
dT dT dT dT
Dividindo a equação anterior pelo volume obtemos:
dV
V
dT
=
L1L2
L L L
1
2
3
dL3
L1L3
+
dT L1L
2L3
dL2
L2L3
+
dT L1L
2L3
dL1
1
=
dT L3
dL3
1 dL2
1 dL1
+ + ⇒
dT L2
dT L1
dT
⇒ β = 3α
( 5)
De maneira análoga pode-se mostrar que o coeficiente de expansão superficial será o dobro do
coeficiente de expansão linear. O endereço eletrônico a seguir pode ajudar a ampliar seus conhecimentos:
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/thexp.html
Fig. 1 – Valores aproximados dos coeficientes térmicos de expansão de diversas substancias.
Exceção da água a 4° C
A maior parte das substancias se expande ao ser aquecida. A água é uma exceção importante. A
Figura 2 mostra o volume ocupado por 1 g de água em função da temperatura. O volume é mínimo, e,
portanto, a densidade é máxima, a 4° C. Isto significa que quando aquecemos água em temperaturas abaixo
de 4°C ocorre contração ao invés de expansão. Esta propriedade tem conseqüências importantes na
ecologia dos lagos em países com inverno rigoroso (onde há congelamento dos lagos). Em temperaturas
mais elevadas do que 4° C, a água do lago, ao se resfriar, torna-se mais densa, e afunda. Porém, se a água
se resfria abaixo de 4° C, torna-se menos densa e tende a flutuar. Por este motivo, o gelo se forma
primeiramente na superfície do lago e, sendo menos denso do que a água flutua na superfície e atua como
um isolante térmico para água que fica em baixo. Se isto não ocorresse, o gelo afundaria e haveria
congelamento de mais água na superfície e os lagos congelariam do fundo para superfície, o que provocaria
o congelamento completo, extinguindo os peixes e toda forma de vida aquática.