Como é a dilatação da água? Porque a superfície de um lago se congela enquanto embaixo dela continua líquida? Qual a diferença de dilatação real e dilatação aparente?
Separamos um tópico exclusivo para falar da dilatação dos líquidos porque esse assunto sempre cai em questões no Enem e de vestibulares. Bora ver como resolver para gabaritar geral.
A Dilatação dos líquidos
A dilatação dos líquidos é uma dilatação volumétrica. Porém quando ocorre, ela está sempre associada à dilatação do recipiente que a contém. Portanto, para resolver exercícios sobre esse assunto, é necessário fazer dois cálculos ao invés de um.
Dilatação real e dilatação aparente
Quando aquecemos um copo de vidro completamente cheio de água, parte da água transborda. Isso acontece porque, durante o aquecimento, a água e o copo dilatam-se de maneira diferente, de modo que o volume da água se torna maior que o volume da cavidade do copo, ocasionando o transbordamento do líquido.
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A diferença entre as dilatações da água e do copo se deve ao fato de o coeficiente de dilatação dos líquidos ser sempre maior que o coeficiente de dilatação volumétrica do vidro, que é 3,2.10-6oC-1. Já o coeficiente de dilatação volumétrica da água é 1,3.10-4oC-1, ou seja, cerca de quarenta vezes maior que o do vidro.
A dilatação do recipiente produz diferença entre a variação do volume do líquido observada no transbordamento (dilatação aparente) e a variação de volume que o líquido realmente sofreu (dilatação real).
Resumo sobre a Dilatação dos Líquidos
Confira agora com o professor Otávio Bocheco, o “Seco” do canal do Curso Enem Gratuito, quais são os fatores que atuam no processo da Dilatação dos Líquidos:
Não é possível medir e nem é fácil calcular o volume de um líquido sem colocá-lo em um recipiente. Por isso, só é possível medir a dilatação aparente de um líquido.
Então é preciso que você entenda que a quantidade que transbordou de um líquido quando foi aquecido refere-se à dilatação aparente. E, para se obter a dilatação real dele, deve-se somar a ela a dilatação do recipiente que se encontrava.
A dilatação aparente do líquido sempre será menor do que sua dilatação real.
Exercício resolvido
Vamos ver um exemplo para entender melhor?
Exemplo: Uma panela de ferro de 4 litros está totalmente preenchida com água. Após um aquecimento que eleva a temperatura em 50o C, uma parte da água transborda. Sabe-se que os coeficientes de dilatação volumétrica da água e do ferro são, respectivamente, 1,3.10-4oC-1 e 3,9.10-5oC-1. Calcule o volume da água transbordada.
Resolução:
Dados:
V0 = 4 litros
Δt = 50 oC
δágua = 1,3.10-4oC-1
δferro = 3,9.10-5oC-1
O volume de água que transbordou é a dilatação aparente e corresponde à diferença entre a variação de volume da água e a variação do volume da panela. Então temos:
ΔV aparente = ΔVágua – ΔVpanela
Vamos calcular cada um separadamente e depois substituiremos na equação acima, ok?
ΔVágua = V0 . δ . Δt
ΔVágua = 4 . 1,3.10-4 . 50
ΔVágua = 200 . 1,3.10-4
ΔVágua = 2,6 . 10-2 ou 26 . 10-3 que são 26 ml
Agora a panela:
ΔVpanela = V0 . δ . Δt
ΔVpanela = 4 . 3,9.10-5. 50
ΔVpanela = 200 . 3,9.10-5
ΔVpanela = 7,8 . 10-3 ou 7,8 ml
Agora, transportamos esses valores e calculamos o volume que de fato transbordou da panela.
ΔV aparente = ΔVágua – ΔVpanela
ΔV aparente = 26 – 7,8 = 18,2 ml
Portanto, o volume de água que transbordou foi 18,2 ml.
Agora vamos compreender o porquê de a água ser sólida na superfície de rios e lagos e ser líquida logo abaixo dela!
A maior parte das substâncias sofre dilatação e aumento de volume ao passar por um aumento de temperatura.
Algumas substâncias apresentam o volume diminuindo diante do aumento da temperatura. Uma dessas substâncias é a água, que sofre redução de volume quando a temperatura aumenta de 0 o C para 4 o C.
Na natureza essa dilatação atípica da água é relevante, pois nas regiões de invernos rigorosos esse tipo de dilatação possibilita que a densidade do gelo da superfície de um lago, por exemplo, seja menor que a densidade da água abaixo dele, permitindo que o gelo permaneça sobre a água.
Como o gelo é um bom isolante térmico, ele evita que a água do fundo do lago congele, o que preserva a vida das plantas e animais aquáticos.
Resumo complementar: A dilatação superficial e volumétrica
Confira agora com a professora Lia, do canal do Curso Enem Graruito, o conteúdo avançado com a Dilatação Térmica Superficial e Volumétrica.
Exercícios sobre dilatação dos líquidos
Para finalizar, resolva 10 exercícios sobre dilatação dos líquidos e verifique se você entendeu o conteúdo desta aula!
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- Todos os balões têm volumes iguais.
- A densidade do líquido no interior do tudo de vidro deve ser crescente com a temperatura.
- Quando a temperatura for menor que 18ºC, todos os balões deverão estar flutuando.
- A dilatação térmica do material líquido contido no interior dos balões alteraria o funcionamento do termômetro.
Correto
Parabéns, resposta correta! Siga com o simulado.
Incorreto
A resposta está incorreta. Veja uma revisão nesta aula e continue se preparando para o Enem e vestibulares!