Todos já ouvimos comentários associados a, por exemplo, uma garrafa de sumo que rebentou por estar exposta ao Sol. Na verdade, isto pode acontecer se a garrafa estiver completamente cheia e fechada. Também já ouvimos dizer que o calor dilata os corpos.

Efetivamente, existem muitas mais situações do dia a dia em que é necessário ter este conhecimento em conta. Por exemplo, nas pontes de metal, existem rolamentos que possibilitam que estas se possam expandir no verão, sem haver riscos de colapso.

Mas, afinal o que significa isto? A Física explica-nos…

Calor

O calor é a energia transferida, de forma espontânea, entre dois corpos que se encontram a temperaturas diferentes.

Esta transferência de energia como calor acontece até que os dois corpos fiquem à mesma temperatura, sendo assim atingido o equilíbrio térmico.

Temperatura

Temperatura não é sinónimo de calor!

A temperatura é uma grandeza física que mede a agitação média das partículas, indicando o estado de aquecimento de um corpo. Ou seja, quanto mais agitadas estiverem as partículas constituintes de um corpo maior será a sua temperatura.

Efeitos do calor

Dilatação térmica

Todos os corpos expandem devido ao calor, independentemente do seu estado físico.

Assim, se aumentar a temperatura de um corpo, aumenta a agitação das suas partículas e, consequentemente, estas afastam-se umas das outras, provocando um aumento da sua dimensão. É precisamente este aumento da dimensão do corpo que designamos por dilatação térmica.

A dilatação térmica ocorre em corpos nos três estados físicos – sólido, líquido e gasoso.

A saber, os sólidos que dilatam melhor são os metais, especialmente o cobre e o alumínio.

De forma geral, os líquidos aumentam de volume quando são aquecidos e diminuem quando são arrefecidos.

No caso dos gases, a dilatação é ainda mais acentuada do que nos líquidos.

Toda esta informação justifica o facto de as garrafas não serem totalmente cheias, havendo a preocupação de deixar algum espaço livre entre o líquido e a tampa. Se por algum motivo uma garrafa de sumo for exposta ao calor, o sumo será aquecido e vai ocupar maior volume. Isto porque as partículas constituintes do sumo vão afastar-se umas das outras. Por sua vez, o ar que existe dentro da garrafa será comprimido, podendo deste modo ocorrer a expansão do líquido sem que a garrafa rebente.

Sugerimos a seguinte atividade prática e laboratorial, bastante simples, que permite comprovar exatamente estes conhecimentos teóricos.

Atividade prática e laboratorial

A ar expande-se mais do que a água

Material

• 4 pinos de junção
• 2 molduras grandes
• 2 molduras pequenas
• 1 base de sustentação
• 1 gobelé
• 1 pedaço de mangueira de 40 cm
• Água

Procedimento

1. Procede à montagem de acordo com a figura.
2. Puxa um pouco de água na mangueira.
3. Envolve uma das extremidades da mangueira com a tua mão, de modo a aquecer o ar que está no interior.
4. Com o polegar, tapa a saída para impedir que o ar se escape pela extremidade.

Resultados

Decorridos alguns segundos observa-se que o nível de água na outra extremidade fica mais elevado do que na extremidade que se segurou.

Conclusão

O ar, quando aquecido, expande-se e empurra a água.

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