Dilatação Térmica e a sua importância para a Eletroeletrônica

Você sabia que a Dilatação Térmica é importante para o funcionamento de diversos dispositivos elétricos? 

A dilatação térmica é o aumento das dimensões de um corpo ocasionado pelo aumento de sua temperatura. 

Por que ocorre a dilatação?

Sabemos que a matéria é formada por pequenas partículas que são os átomos e as moléculas. Essas partículas possuem um movimento de vibração, conforme representado na figura abaixo:

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thermally_Agitated_Molecule.gif
en:User:Greg L, CC BY-SA 3.0 <http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/>, via Wikimedia Commons

A elevação da temperatura de um corpo provoca um aumento no grau de agitação de seus átomos e moléculas. Quando essas partículas passam a vibrar com maior velocidade, a tendência é que elas se afastem mais umas das outras, consequentemente há um aumento na distância média entre as mesmas. 

Representação do aumento da distância média entre as moléculas
causada pelo aumento da temperatura.

O aumento na distância média entre os átomos e moléculas provoca um aumento nas dimensões do corpo. Quando a temperatura diminui, temos o efeito contrário, ocorre a redução das dimensões do objeto.

Para uma mesma variação de temperatura, os materiais que são diferentes não apresentarão a mesma dilatação. Por isso, dizemos que cada material possui o seu coeficiente de dilatação. 

A dilatação é um fenômeno importante para a construção civil. Geralmente são previstos espaços para que as estruturas possam se dilatar. Como exemplos podemos citar as juntas de dilatação existentes nos trilhos de trem, calçadas e pontes. 

 

A dilatação é importante também para o funcionamento de alguns dispositivos elétricos que utilizam lâminas bimetálicas. Essas lâminas são formadas pela união de dois metais diferentes. Como eles possuem diferentes coeficiente de dilatação, um metal dilata mais do que o outro. Por isso, o material deforma ao ser dilatado, conforme representado na figura a seguir:

A figura acima é apenas uma representação didática, a lâmina bimetálica pode ter outros formatos, as vezes é feita no formato em espiral ou helicoidal.

Ao curvar, a lâmina aciona um mecanismo que poderá abrir ou fechar um contato elétrico. Esse é o princípio de funcionamento dos termostatos, disjuntores e relês térmicos de sobrecarga.

No link a seguir, você poderá ver um vídeo que mostra a atuação da lâmina bimetálica em um disjuntor.

Veja aqui o que acontece dentro do disjuntor quando ocorre o desarme por sobrecarga e por curto circuito.

Existem também termômetros que funcionam usando lâminas bimetálicas. Nesse caso, a lâmina possui o formato de uma espiral, conforme mostrado na animação seguir:

https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Bimetal_coil_reacts_to_lighter.gif
Hustvedt, CC BY-SA 3.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0>, via Wikimedia Commons

O movimento da lâmina espiral é transmitido por meio de um mecanismo a um ponteiro que irá indicar a temperatura medida pelo termômetro. Como exemplo, veja abaixo a foto de um termômetro bimetálico do fabricante WIKA.

Termômetro bimetálico, modelo R5505
Fabricante WIKA
https://www.wika.com.br/upload/DS_SP8006_pt_br_90003.pdf

Para aprender mais sobre Temperatura, veja as referências e os textos disponíveis nos links a seguir:

• O que é Temperatura? Entenda o conceito básico da Grandeza Física TEMPERATURA 

• Importância da Medição da Temperatura na Indústria

• Entenda a diferença entre Temperatura e Calor.

• Pirometria, Criometria e Termometria na Instrumentação Industrial

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Professor Renato - Canal no YOUTUBE 

REFERÊNCIAS:

Física completa: volume único; ensino médio/ Regina Azenha Bonjorno... / [et al.]. 2. ed. - São Paulo: FTD, 2001.

WIKIPEDIA. Bimetallic strip. Disponível em: <https://en.wikipedia.org/wiki/Bimetallic_strip>. Acesso em 08 fev. 2023.

WIKIPEDIA. Dilatação Térmica. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/Dilatação_térmica>. Acesso em 03 fev. 2023.