O conceito de dilatação térmica dos líquidos refere-se ao processo que ocorre quando os líquidos são aquecidos. Trata-se de um fenômeno decorrente do ganho de energia cinética das moléculas que constituem o líquido. As moléculas movem-se mais rapidamente e assim passam a ocupar maior volume. Continue lendo para saber mais.

O que é dilatação térmica dos líquidos?

A dilatação térmica dos líquidos acontece quando os líquidos são aquecidos. É um fenômeno decorrente do ganho de energia cinética das moléculas que constituem o líquido. Essas moléculas passam a se mover mais rapidamente e dessa forma ocupam maior volume. 

Há líquidos mais suscetíveis à dilatação térmica do que outros. Isso porque esse comportamento está intimamente ligado ao coeficiente de dilatação volumétrica, cada tipo de substância possui o seu. 

Cálculo da dilatação térmica dos líquidos

O cálculo da dilatação térmica dos líquidos pode ser realizado de forma similar à dilatação linear e à dilatação superficial. A seguir, apresentaremos a fórmula utilizada para o cálculo da variação de volume (ΔV) sofrida por um líquido que apresentou variação de temperatura (ΔT). Confira: 

ΔV = V0 γ ΔT

Sendo:

• ΔV – variação volumétrica (m³); 
• V0 – volume inicial (m³); 
• γ – coeficiente de dilatação volumétrica (ºC-1); 
• ΔT – variação de temperatura (ºC). 

Essa fórmula evidencia que a variação de volume é diretamente proporcional à variação de temperatura, assim como ao coeficiente de dilatação volumétrica (γ). Então, quanto maiores forem os parâmetros, maior será a dilatação do líquido. 

Confira abaixo outra fórmula, semelhante a anterior, mas escrita nos termos do volume final do líquido: 

V = V0 (1 + γ ΔT)

Sendo: 

• V – volume final do líquido (m³). 

Conceito de dilatação aparente dos líquidos

Ao medir o volume de um líquido que sofreu dilatação térmica devemos nos atentar para a possibilidade de que o recipiente que o contém também tenha dilatado. Em outras palavras, o recipiente também pode ter tido suas dimensões alteradas. Nesse caso, ocorre a chamada “dilatação aparente dos líquidos”.

Para que fique mais claro, imagine uma panela cheia de água até as suas bordas. No processo de aquecimento do líquido a água sofre dilatação e parte do seu volume escorre para fora da panela. Porém, o líquido extravasado não indica a variação total de volume da água. A própria panela pode ter se dilatado.

Então dizemos que o líquido que escorre representa um volume aparente. Abaixo, você pode conferir a fórmula usada para calcular a dilatação aparente:

ΔVap = V0 γap ΔT

Sendo: 

• ΔVap – variação volumétrica aparente (m³); 
• V0 – volume inicial do líquido (m³); 
• γap – coeficiente de dilatação volumétrica aparente (ºC-1)

A soma da dilatação aparente do líquido e da dilatação do frasco tem como resultado a variação de volume de líquido real. Então, podemos estabelecer a seguinte relação: 

ΔVR = ΔVap + ΔVF

Sendo: 

• ΔVR – variação volumétrica real do líquido (m³);
• ΔVF – variação volumétrica real do frasco (m³);
• ΔVap – variação volumétrica aparente (m³).

Partindo da fórmula mostrada acima, podemos relacionar os coeficientes de dilatação real, aparente e do recipiente, confira abaixo como: 

γR = γap + γF

A dilatação anômala da água

Diferentes medidas de temperatura apresentam diferentes coeficientes de dilatação volumétrica dos líquidos. Alguns líquidos, como a água, podem apresentar coeficiente negativo. O coeficiente de dilatação volumétrica negativo pode fazer com que a água sofra diminuição do seu volume enquanto sofre aumento de temperatura. 

No entanto, essa característica é observada somente quando a temperatura da água está no intervalo de 0°C e 4°C. No processo de resfriamento da água, a temperatura e o seu volume caem até que chegue à temperatura de 4°C. Passando desse ponto, a dilatação da água passa a ser anômala, pois seu volume aumenta conforme a temperatura cai. 

Esse processo de dilatação anômala é o que permite que a superfície de rios congele antes. Isso porque a água a 0°C é menos densa do que a água a 4°C, então ela flutua devido às forças de empuxo. O empuxo garante que a água do fundo dos rios continue a 4°C de forma que o fundo rio não congela. 

Resumo da dilatação térmica dos líquidos

• A dilatação térmica dos líquidos ocorre quando os líquidos são aquecidos.
• Esse fenômeno acontece devido ao ganho de energia cinética das moléculas constituintes dos líquidos. 
• As moléculas se movem mais rapidamente, logo ocupam maior volume. 
• Fórmula do cálculo da dilatação térmica dos líquidos: ΔV = V0 γ ΔT; 
• Outra fórmula escrita nos termos do volume final do líquido: V = V0 (1 + γ ΔT);
• Fórmula do cálculo da dilatação aparente dos líquidos: ΔVap = V0 γap ΔT; 
• Relação que tem como resultado a variação de volume de líquido real. ΔVR = ΔVap + ΔVF; 
• Relação dos coeficientes de dilatação real, aparente e do recipiente: γR = γap + γF;
• A água apresenta dilatação anômala. 

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