Introdução
Você já se perguntou sobre as pequenas brechas que existem nos trilhos de trem? Esses espaços não estão ali por acaso! Eles são necessários para compensar o fenômeno da dilatação térmica, que é a mudança nas dimensões de um objeto quando há uma alteração na temperatura.
Os trilhos de trem são feitos de metal e, quando expostos a altas temperaturas, tendem a se expandir. Se não houvesse essas pequenas brechas, os trilhos poderiam ficar deformados, o que poderia levar a acidentes graves. Portanto, as brechas nos trilhos são uma medida de segurança importante para garantir a integridade do sistema ferroviário.
Você pode estar se perguntando: “Mas como assim o trilho se expande?”, como visto neste outro artigo, quando aumentamos a temperatura de um corpo os átomos que o compõem começam a vibrar, o que aumenta a distância entre os átomos, alterando assim as dimensões do objeto.
Dilatação térmica
A dilatação térmica leva em consideração o aumento da dimensão do objeto em X dimensões, a forma comum de se aprender sobre é aprender as fórmulas de dilatação térmica para cada um dos tipos existentes, sendo eles:
- Dilatação linear (Objetos de 1 dimensão como cabos/fios)
- Dilatação superficial (Objetos de 2 dimensões como placas de aço)
- Dilatação volumétrica (Objetos de 3 dimensões como um cubo de ferro)
- Dilatação nos líquidos (Meio óbvio eu acho…)
Normalmente, se aprende as fórmulas de cada um dos tipos de dilatação separadamente, mas tendo em vista que as fórmulas são extremamente (senão basicamente iguais) para todos, vou resumir todas em apenas 1 fórmula que seja possível de se utilizar em todos. Portanto, utilizaremos a seguinte fórmula:
ΔD = D x α x ΔT
Onde ΔD é a variação das dimensões do objeto, D é a dimensão inicial, α é o coeficiente de dilatação que varia conforme o material e por fim ΔT que é a variação de temperatura
A nível de curiosidade, essas são às 3 fórmulas que são ensinadas para os diferentes tipos de dilatação:
ΔL = L.α. ΔT // Dilatação linear
ΔA = A.β. ΔT // Dilatação superficial
ΔV = V.γ . ΔT // Dilatação volumétrica
ΔV = V.γ . ΔT // Dilatação nos líquidos
As letras (L, A, V) representam basicamente a largura/comprimento/dimensão de um objeto, já os símbolos (α, β, γ) apesar de diferentes representam a mesma coisa! O coeficiente de dilatação do objeto, portanto, essas 3 fórmulas podem ser abstraídas como uma fórmula única.
Dilatação do vazio
Antes que você comece a enlouquecer tentando imaginar como o vazio pode dilatar, saiba que, na verdade quando falamos sobre a dilatação do vazio, estamos nos referindo a uma questão teórica e não literal. Por exemplo, como você calcularia a dilatação de uma placa de ferro com um buraco no centro?
A maneira correta de fazer isso, é calcular a dilatação do buraco e da chapa separadamente! Como se o buraco em si, fosse um objeto a parte, em seguida é só subtrair os dois valores obtido e você terá o seu resultado.