Durante um experimento de dilatação térmica, um cilindro metálico de coeficiente de dilatação linear
e comprimento inicial
foi aquecido de
para
.
Explique a importância da dilatação térmica em aplicações industriais.
Explique a importância da dilatação térmica em aplicações industriais.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que a gente tem um cilindro metálico com coeficiente de dilatação linear
e comprimento inicial
.
Ele foi aquecido de para
.
O conteúdo aqui é dilatação térmica linear.
Para resolver, a gente vai precisar da fórmula
e de entender por que isso importa na indústria.
e comprimento inicial
Ele foi aquecido de
O conteúdo aqui é dilatação térmica linear.
Para resolver, a gente vai precisar da fórmula
e de entender por que isso importa na indústria.
Passo 2
Antes de tudo, o que é dilatação térmica linear?
Quando você esquenta um corpo, as vibrações atômicas ficam mais intensas e as distâncias médias entre átomos aumentam.
No caso de um comprimento, isso significa que ele “estica” um pouco.
A fórmula que liga esse esticamento ao calor aplicado é
Quando você esquenta um corpo, as vibrações atômicas ficam mais intensas e as distâncias médias entre átomos aumentam.
No caso de um comprimento, isso significa que ele “estica” um pouco.
A fórmula que liga esse esticamento
onde
-
é o coeficiente de dilatação linear (medido em ), -
é o comprimento inicial, -
é a variação de temperatura.
Passo 3
Calculando na prática:
- Variação de temperatura:
- Aplicando na fórmula:
Isso dá
, ou seja
.
Passo 4
Por que isso é importante na indústria?
- Mesmo um esticamento de frações de milímetro pode desmontar encaixes ou criar tensões enormes se não tiver folga.
- Em tubulações, a variação térmica sem juntas de dilatação causa trincas e vazamentos.
- Em pontes e ferrovias, a gente usa juntas de dilatação justamente para acomodar esse “vai e vem” de comprimento.
- No design de máquinas, os projetistas também consideram dilatação pra garantir que peças não “engripem” quando esquentam.
Resumindo: controlar e prever a dilatação térmica evita falhas, aumenta a vida útil dos equipamentos e garante segurança.
Resposta
A dilatação térmica é crucial na indústria porque, mesmo com pequenas variações de comprimento (como
neste exemplo), peças podem desalinh ar-se, criar tensões internas, causar trincas ou vazamentos. Para prevenir esses problemas, engenheiros usam juntas de dilatação, folgas de projeto e escolhem materiais com coeficientes de dilatação adequados, garantindo segurança e durabilidade dos equipamentos.