Por que ocorre dilatação (aumento no volume) quando o material é submetido a um aumento na temperatura?
Passo 1
Beleza, então o enunciado pergunta “Por que ocorre dilatação (aumento no volume) quando o material é submetido a um aumento na temperatura?” Isso é conteúdo de termologia, mais especificamente de dilatação térmica. Para responder, vamos precisar entender como as partículas (átomos ou moléculas) de um corpo se comportam quando a temperatura sobe e depois usar as fórmulas básicas de dilatação.
Passo 2
Quando aquecemos um material, estamos fornecendo energia térmica. Na física, energia térmica é basicamente energia cinética das partículas. A cada aumento de temperatura, as partículas vibram e se movem com mais intensidade. Imagina uma região onde as bolinhas (átomos) já estão “apertadas” num arranjo: quando elas vibram mais, a distância média entre elas cresce. É essa expansão do “espaço” entre átomos que faz o tamanho do corpo aumentar.
Em resumo:
- Temperatura ↑ → energia cinética média das partículas ↑
- Partículas vibram mais forte → afastamento médio entre elas ↑
- Afastamento ↑ → volume do material ↑
Passo 3
Para quantificar a dilatação linear (em um comprimento L₀) e volumétrica (em um volume V₀), usamos:
Dilatação linear:
Dilatação linear:
Dilatação volumétrica:
onde
• é o aumento no comprimento,
• é o aumento no volume,
• é a variação de temperatura,
• é o coeficiente de dilatação linear,
• é o coeficiente de dilatação volumétrica (e em geral
para sólidos isotrópicos).
•
•
•
•
•
O que essas fórmulas dizem é que, quanto maior a temperatura, maior a energia cinética e maior o espaçamento entre partículas, resultando num aumento proporcional do volume.
Resposta
A dilatação acontece porque o aquecimento faz as partículas do material ganharem mais energia cinética, vibrarem mais e, assim, aumentarem a distância média entre si, o que se traduz num volume maior do corpo.