O que acontece se não deixarmos um objeto dilatar?

2 de fevereiro, 2013 às 11:13 | Postado em Termologia, termodinâmica

Eu estava pensando nas questões que estão relacionadas ar esfriar objetos para contraí-los ou expandi-los e então me veio a seguinte curiosidade, o que aconteceria se não tivesse espaço em nenhuma das dimensões para um objeto dilatar nem que 1 milímetro se aquecido? Levando em consideração volume e aquecimento consideráveis.

Pergunta originalmente http://br.answers.yahoo.com/question/

Comentário do autor da pergunta após a resposta abaixo: Excelente resposta, com um exemplo bem prático para compreender ainda melhor a ideia, muito obrigado!

Para impedir que um objeto aumente de volume ao ter a sua temperatura aumentada é necessário que o entorno do objeto exerça maior pressão sobre ele. Entretanto para sólidos e líquidos este aumento da pressão é usualmente enorme, difícil de ser concretizado, mesmo que a elevação da temperatura seja pequena. Exemplificando com o aço: para impedir que um pedaço de aço, que sofreu um aumento de temperatura de apenas 1 grau C, aumente de volume seria necessário aumentar a pressão sobre ele em quase 1000 atm.

O cálculo dos esforços necessários sobre um objeto para manter invariáveis suas dimensões, quando a temperatura muda, necessita além da variação da temperatura e do coeficiente de dilatação do corpo, também as características elásticas do corpo, quantificadas no módulo de elasticidade.

Quando um corpo possui coeficiente de dilatação diferente do entorno que o contem, mudanças na temperatura determinam o aparecimento de grandes tensões ou pressões do corpo com o entorno, podendo causar danos a alguma das partes. É por isto que os projetos de construções, tais como casas, pontes, …, incorporam “juntas de dilatação” para que as estruturas não sofram fraturas quando a temperatura varia.

Um caso interessante, responsável pela deterioração (erosão) de rochas, são as fendas nas rochas. Cheias de água que congela, sofrendo a água um aumento de volume durante o congelamento, apresentam fraturas.

Um interessante exemplo de como é possível impedir que de fato haja importantes mudanças nas dimensões no comprimento de trilhos metálicos encontra-se em  Trilhos sem juntas de dilatação?

 “Docendo discimus.” (Sêneca)

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