Quais são os tipos de expansão em sólidos?

Você já viu um ferro que se estende de sua forma original quando “encontra” o calor, ou uma bola que se amplia de sua forma anterior? Nesse caso, é o que chamamos de expansão. A própria expansão térmica pode ser interpretada como uma alteração em um objeto que pode aumentar em comprimento, largura, área ou alteração no volume devido à exposição ao calor (calor).

Em suma, a expansão é a mudança em objetos que ocorrem devido ao calor. A expansão ocorre em um objeto porque o objeto é capaz de absorver calor. Um objeto com uma forma diferente de substância, seja um sólido, um líquido e um gás, se se expandir, aumentará de volume.

A expansão de objetos pode ser classificada em três tipos, a saber, expansão de sólidos, carregamento de líquidos e expansão de gases. Neste artigo, discutiremos a expansão de sólidos. Em que consiste?

Existem pelo menos três tipos de expansão em substâncias sólidas, incluindo expansão de comprimento, expansão de área e expansão de volume. Aqui está a explicação.

Longa Expansão

A expansão do comprimento é a adição do comprimento do objeto à medida que ele recebe calor. Um exemplo de longa expansão ocorre em um fio. Onde, quando aquecido, o fio sofrerá um aumento no comprimento. A adição do comprimento do fio prova que o fio sofre uma longa expansão.

A expansão de comprimento que ocorre em um objeto é influenciada pelo comprimento inicial, a quantidade de mudança na temperatura e o coeficiente de expansão de comprimento do objeto. Onde quanto maior for o valor do comprimento inicial de um objeto, maior será a mudança no comprimento.

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Além disso, o aumento no comprimento do objeto devido à expansão também será maior se as mudanças de temperatura forem maiores. Assim, quanto maior o coeficiente de expansão linear de um objeto, maior será a mudança no comprimento devido à expansão.

O coeficiente de expansão linear é o número que mostra o aumento no comprimento por unidade de comprimento da substância à medida que a temperatura aumenta em 1 ͦC. Cada objeto possui um coeficiente de expansão diferente. Por exemplo, a longa expansão do alumínio é maior do que a do ferro. Isso ocorre porque o coeficiente de expansão do alumínio é maior do que o coeficiente de expansão do ferro.

Matematicamente, a expansão longa pode ser obtida usando a seguinte equação:

ΔΙ = Eu_oαΔT

Com ΔΙ é o comprimento de expansão (m), ΔT é a mudança na temperatura (ͦC), Eu_o é o comprimento inicial do objeto (m), e α é o coeficiente de expansão em unidades por ͦC (/ ͦC).

Ampla expansão

A expansão ampla é um aumento no tamanho de um objeto porque ele recebe calor. Um exemplo de ampla expansão é a expansão de uma placa de ferro. A placa de ferro se expandirá em ambos os lados.

Em um objeto com diâmetro de dois, que tem comprimento e largura semelhantes a uma peça ou plano, pode-se dizer que o objeto tem uma área. Quando o objeto é aquecido e é influenciado pela área do objeto inicial, a quantidade de aumento de calor ou mudança de temperatura e o coeficiente de expansão de área do objeto.

O valor do coeficiente de expansão de área é igual a duas vezes o coeficiente de expansão linear. Isso ocorre porque o movimento dos objetos devido ao calor ocorre em duas direções.

A expansão da área do objeto devido à expansão pode ser determinada pela seguinte fórmula:

ΔA = A_oβΔT = A._o2αΔT

Onde ΔA é a adição de área (m²), UMA._o área inicial (m²), β é o coeficiente de área do objeto (/ ͦC) e ΔT muda a temperatura (ͦC).

Expansão de volume

A expansão de volume também é chamada de expansão de espaço. Essa expansão ocorre em objetos que possuem espaço, como blocos, bolas e tubos.

Quando o objeto é aquecido, o movimento das partículas do objeto devido ao aquecimento terá três direções, a saber, comprimento, largura e altura da sala. Isso faz com que o coeficiente de expansão do volume do objeto seja igual a três vezes o coeficiente de expansão do comprimento do objeto quando aquecido. A quantidade de adição ao volume de um material pode ser determinada usando a seguinte equação:

ΔV = V_oyΔT = V_o3αΔT

Onde ΔV é a mudança no volume de um objeto (m³), V_o que é o volume inicial do objeto (m³), y é o coeficiente de expansão do volume (/ ͦC) e ΔT é a mudança na temperatura (ͦC).