Dilatação térmica superficial ou dilatação superficial

Quando aquecemos um corpo, aumentando sua energia térmica, aumentamos o estado de agitação das moléculas que o compõem. Estas moléculas precisam de mais espaço e acabam se afastando uma das outras aumentando o volume do corpo. Este fenômeno é conhecido como dilatação térmica. A dilatação térmica ocorre não só quando aquecemos um corpo, mas também quando o resfriamos.

Nos corpos sólidos a dilatação ocorre em todas as direções, mas, esta dilatação pode ser predominante em apenas duas direções e, quando isto acontece temos uma dilatação térmica superficial ou, apenas, dilatação superficial.

Dilatação térmica superficial: quando a dilatação é predominante em duas direções, aumentando ou diminuindo a área da superfície do corpo. Observe a imagem abaixo:Se você já estudou a dilatação térmica linear e não teve problemas, vai perceber que a dilatação superficial também é um assunto simples. Para calcularmos a variação da área do corpo que sofreu a dilatação superficial utilizamos a seguinte equação:

∆S = S0 . β . ∆T

Onde:

∆S: variação da área da superfície do corpo que sofreu a dilatação superficial.
S0 : área inicial da superfície do corpo.
β: coeficiente de dilatação superficial do material que constitui o corpo. É importante saber que o coeficiente de dilatação superficial de um material é igual ao dobro do coeficiente de dilatação linear do mesmo material, ou seja, β = 2α.
∆T: variação de temperatura sofrida pelo corpo.

Vamos estudar um exemplo de dilatação superficial:

A uma dada temperatura um pino ajusta-se exatamente em um orifício de uma chapa metálica; se somente a chapa for aquecida verifica-se que:

a) o pino não mais passará pelo orifício.
b) o pino passará facilmente pelo orifício.
c) o pino passará sem folga pelo orifício.
d) tanto A como C poderão ocorrer.
e) nada do que foi dito ocorre.

Resolução:

Ao ser aquecida a chapa metálica aumenta suas dimensões. Aumentando as dimensões da chapa o orifício também aumenta. Assim, como o pino não sofre dilatação, passará facilmente pelo orifício. Resposta correta letra B.

Dica de leitura: A dilatação da água