Se tratando dos líquidos, os estudos são realizados apenas sobre a dilatação volumétrica, pelo fato de não possuírem forma própria. De fato, a mesma lei que se aplica à dilatação dos sólidos se aplica também a dos líquidos. Portanto, as equações matemáticas da dilatação dos sólidos são usadas nos cálculos da dilatação dos líquidos.
Sendo V0 o volume inicial de um líquido qualquer, γ o coeficiente de dilatação volumétrica do líquido e ΔT a variação da temperatura, temos:
V= V0+ ∆V
∆V= γ .V0. . ∆T
De forma a medir a dilatação volumétrica dos líquidos, utilizamos recipientes sólidos pelo fato de os líquidos não possuírem uma forma própria. Dessa maneira, ao analisarmos o comportamento térmico dos líquidos, devemos também considerar a dilatação do recipiente que por sinal ocorre ao mesmo tempo em que a dilatação do líquido.
Vejamos um exemplo: imagine um recipiente cheio de um líquido até sua borda. Se aquecermos o conjunto, sólido mais líquido, veremos que o líquido transbordará, pois os líquidos se dilatam mais do que os sólidos. A quantidade que transbordou do recipiente nos dá a medida da dilatação aparente do líquido (ΔVap). Se conhecermos a dilatação do recipiente (ΔVrec), podemos determinar a dilatação real do líquido (ΔV) da seguinte forma:
ΔV= ΔVrec+ ΔVap
Fazendo uso da equação da dilatação volumétrica, podemos escrever:
∆Vap= γap.V0.∆T
∆Vrec= γrec.V0.∆T
Onde γap é o coeficiente de dilatação aparente do líquido e γrec é o coeficiente de dilatação volumétrica do recipiente. Fazendo algumas substituições temos:
γ= γrec+ γap
Após ser aquecido, o líquido transborda do recipiente
Dilatação anômala da água
Certamente você já deve ter visto, em desenhos animados ou documentários, pessoas pescando em buracos feitos no gelo. Mas como vimos, os líquidos sofrem dilatação da mesma forma que os sólidos, ou seja, de maneira uniforme, então como é possível que haja água em estado líquido sob as camadas de gelo com temperatura igual ou inferior a 0°C?
Este fenômeno ocorre devido ao que chamamos de dilatação anômala da água, pois em uma temperatura entre 0°C e 4°C há um fenômeno inverso ao natural e esperado. Neste intervalo de temperatura a água, ao ser resfriada, sofre uma expansão no seu volume, e ao ser aquecida, uma redução. É isto que permite a existência de vida dentro da água em lugares extremamente gelados, como o Pólo Norte.
A camada mais acima da água dos lagos, mares e rios se resfria devido ao ar gelado, aumentando sua massa específica e tornando-o mais pesado, então ocorre um processo de convecção até que toda a água atinja uma temperatura igual a 4°C, após isso o congelamento ocorre no sentido da superfície para o fundo.
Podemos representar o comportamento do volume da água em função da temperatura:
Como é possível perceber, o menor volume para a água acontece em 4°C.
Assistir à vídeoaula complementar a seguir:
(Opcional):
Estudo Complementar, experimentos
retirados do
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ATIVIDADE DE AVERIGUAÇÃO DA APRENDIZAGEM
Observação: A atividade a seguir é obrigatória, deverá ser respondida no caderno usando caneta azul ou preta e entregue a professora via Whatsapp.
1. Explique teoricamente ou com exemplos a dilatação aparente e a dilatação real dos líquidos.
2. Ao medir a temperatura do nosso corpo, trocamos calor com o termômetro até ser atingido o equilíbrio térmico. No termômetro, bulbo, tubo capilar e mercúrio dilatam-se. Será que deveríamos acrescentar alguns décimos de temperatura à medida lida, para compensar a dilatação do recipiente?
3. Após encher totalmente o tanque de gasolina do seu carro, um viajante cansado resolveu almoçar e dormir por algumas horas, deixando o carro estacionado ao Sol. Quando retornou, no fim da tarde, percebeu que uma pequena quantidade de gasolina havia transbordado do tanque, por causa do aumento da temperatura. Diante dessa informação, o que é correto afirmar?
4. Quando esquecemos uma latinha de suco no congelador, às vezes ela estufa. O que ocorre com o líquido no interior da lata para que isso aconteça? A que temperatura aproximadamente se deu esse fenômeno?