A experiência mostra que os
metais se expandem , isto é , aumentam de volume , quando aumenta sua
temperatura. Vimos que a temperatura de um corpo está relacionada com a
agitação de suas moléculas. Assim, quando a temperatura aumenta , aumenta
também a agitação das moléculas. Em geral , isso ocasiona um aumento da
distância média entre elas , o que , por sua vez , acarreta uma expansão (ou
dilatação) do corpo. Tal fato acontece desde que não haja forças externas que
impeçam a expansão, como, por exemplo , no caso de um gás contido em um
recipiente de volume invariável. O aumento de temperatura provocará um aumento
da pressão do gás . Se o aumento de temperatura
produz expansão do corpo, uma redução de temperatura provocará diminuição de
volume , isto é , a contração do corpo . Neste parte estudaremos a expansão
térmica de sólidos e líquidos ; os gases serão analisados brevemente. Em geral é difícil perceber a olho nu (isto é
, sem o uso de instrumentos) a expansão térmica dos corpos. Por exemplo, uma
barra de ferro , de comprimento 1 metro a 0¤ C , quando aquecida a 100¤ C terá
um aumento no seu comprimento de apenas 1 milímetro. A torre Eiffel , situada
em Paris , é feita de aço e tem uma
altura de aproximadamente 320 metros. Entre um dia em que a temperatura
ambiente é 0¤ C e outro em que a temperatura ambiente é 30¤ C , sua altura
varia aproximadamente 11 cm. Em nosso cotidiano , encontraremos várias situações
nas quais é necessário levar em conta a expansão térmica . Às vezes há vidros
de conserva ou geleia cuja tampa "emperra". Para soltá-la , a dona de
casa coloca o vidro dentro de um recipiente contendo água quente. A tampa é
feita de metal e , para um mesmo aumento de temperatura , o metal dilata-se
mais que o vidro , facilitando a retirada da tampa. Os trilhos são colocados de modo que há um
pequeno espaço entre eles, para evitar deformações quando se aquecerem. Apesar
disso, podem ocorrer situações como a provocação de aumento excessivo de temperatura que pode
deformar os trilhos. Nas estradas de rodagem pavimentadas ou nas calçadas
cimentadas , são colocadas juntas de dilatação entre as placas de cimento para
evitar deformações pelo aumento de temperatura ; essas juntas de dilatação
podem ser de madeira ou de piche. Pontes e viadutos também se dilatam. Em vez
das juntas de dilatação , pode-se adotar outra solução : uma das extremidades
não é fixa , sendo colocadas sobre roletes. Os fios entre os postes são
colocados com uma curvatura que permite sua contração em duas frios.
