Planejativo

Dilatação térmica

Luz e Câmara de orifício

Espelhos planos

Espelhos esféricos

Determinação analítica da imagem

Refração

Dioptro plano, Ângulo limite e Reflexão total

Prismas

Lentes esféricas

Construção analítica das imagens e Estudo dos sinais

Vergência e Óptica da Visão

Instrumentos ópticos

Ondulatória: Visão geral e Equação fundamental

Fenômenos ondulatórios

Ondas estacionárias em cordas e tubos sonoros

Acústica, fenômenos sonoros e instrumentos musicais

Efeito doppler

Temperatura, Calor e Energia térmica

Calor sensível

Calor latente e Mudança de fase

Diagramas de fase

Propagação do calor

Estudo do gás ideal

Cinética dos gases, Energia interna e Trabalho de um gás

Primeira lei da termodinâmica

Ciclos, Máquinas térmicas e Rendimento

Ciclo de Carnot e a Segunda lei da termodinâmica

Princípios da óptica geométrica

Escalas termométricas

Alguns pontos-chave dessa matéria para o ENEM que devem ser levados em conta ao estudarmos são:

A dilatação térmica é um fenômeno físico que ocorre quando um material sofre variação de volume, área ou comprimento devido a uma mudança na temperatura. Ao aquecermos um objeto, as partículas que o compõem ganham energia e, consequentemente, se movimentam mais rapidamente. Essa agitação aumenta a distância média entre as partículas, fazendo com que o objeto se expanda. Por outro lado, ao resfriar um objeto, a energia das partículas diminui, e elas se movimentam mais lentamente, resultando em uma contração do objeto.

A dilatação térmica é um conceito importante em diversas áreas da ciência e engenharia, pois a variação dimensional dos materiais devido às mudanças de temperatura pode afetar o desempenho e a integridade de produtos, estruturas e sistemas. Por exemplo, na construção civil, é necessário levar em conta a dilatação térmica dos materiais para prevenir trincas e deformações em pontes e edifícios. Além disso, na indústria, o conhecimento da dilatação térmica é essencial para o projeto e a fabricação de máquinas e equipamentos que operam em diferentes condições de temperatura.

A dilatação térmica nos líquidos ocorre devido às mudanças na temperatura, assim como nos sólidos. No entanto, nos líquidos, as partículas têm mais liberdade de movimento e estão menos restritas por ligações rígidas. Dessa forma, a dilatação dos líquidos costuma ser mais pronunciada do que nos sólidos. No caso dos líquidos, a dilatação térmica ocorre principalmente de forma volumétrica.

Existem três formas de dilatação térmica, que são aplicáveis aos sólidos, mas em líquidos, o foco é na volumétrica:

Ao estudar a dilatação térmica nos líquidos, é importante levar em consideração o coeficiente de dilatação volumétrica, que indica a variação de volume por unidade de volume e por variação de temperatura. Esse coeficiente pode variar entre diferentes líquidos e depende das propriedades moleculares e intermoleculares de cada substância.

Note que β = 2α para a maioria dos materiais.

As fórmulas de dilatação térmica são fundamentais para compreender como diferentes materiais se comportam quando expostos a variações de temperatura. Essas fórmulas nos permitem prever as mudanças no tamanho e na forma dos objetos e auxiliam na escolha dos materiais adequados para aplicações específicas onde a dilatação térmica é um fator importante.

A dilatação térmica dos líquidos pode ser dividida em duas categorias: dilatação real e dilatação aparente.

Para calcular a dilatação aparente, usamos a seguinte fórmula:

Em termos dos coeficientes de dilatação volumétrica do líquido (γ

A compreensão da dilatação real e aparente é importante para diversos processos industriais e experimentos científicos, onde a medição precisa do volume de um líquido em diferentes temperaturas é crucial.

A anomalia da água é um fenômeno peculiar associado ao comportamento do volume e da densidade da água em relação à temperatura. Em geral, a maioria das substâncias se contrai e aumenta em densidade à medida que a temperatura diminui. Entretanto, a água apresenta um comportamento incomum, no qual ela se expande e diminui em densidade quando a temperatura cai abaixo de 4°C. Isso acontece devido à estrutura molecular da água e às ligações de hidrogênio entre as moléculas de água.

Quando a água esfria e a temperatura cai abaixo de 4°C, as ligações de hidrogênio entre as moléculas de água se tornam mais estáveis e duradouras, formando uma estrutura cristalina semelhante à do gelo. Essa estrutura é menos densa do que a água líquida a temperaturas mais altas, o que faz com que a água se expanda e sua densidade diminua.

Essa anomalia tem implicações importantes na natureza. Por exemplo, quando a temperatura de um lago diminui no inverno, a água mais fria (menos densa) flutua na superfície e congela, formando uma camada de gelo. A água mais densa e quente permanece abaixo dessa camada de gelo, o que ajuda a preservar a vida aquática, mesmo em condições de frio extremo.

Os gráficos a seguir mostram a variação do volume e da densidade da água com a temperatura, ilustrando claramente o comportamento anômalo mencionado acima.

A dilatação volumétrica em sólidos também pode ser dividida em três tipos: dilatação linear, superficial e volumétrica. No entanto, as fórmulas de dilatação para sólidos diferem das fórmulas usadas para líquidos.

Os coeficientes de dilatação para sólidos geralmente são menores do que para líquidos, o que significa que os sólidos se expandem menos em relação ao aumento de temperatura. Além disso, os sólidos têm uma estrutura mais ordenada e menos espaço entre as partículas, o que contribui para a menor dilatação em comparação aos líquidos.