Thermal Expansion Calculator

Calculate linear thermal expansion (dL = alpha x L x dT)

Thermal Expansion

Linear thermal expansion

Formula
dL = alpha x L x dT

O que é Dilatação Térmica?

A dilatação térmica é a tendência da matéria de mudar sua forma, área, volume e densidade em resposta a uma mudança de temperatura. Quando um sólido é aquecido, seus átomos vibram com maior intensidade e se empurram, fazendo o material crescer. Ao esfriar, ele se contrai.

Os engenheiros devem considerar a dilatação térmica em pontes, ferrovias, tubulações e componentes eletrônicos. O coeficiente de dilatação linear térmica (α) é uma constante do material que quantifica quanto ele se expande por grau de variação de temperatura por unidade de comprimento.

Como Usar a Calculadora

  1. Insira o comprimento original do material em metros.
  2. Insira o coeficiente de dilatação linear térmica (α) para o seu material em 1/°C.
  3. Insira a variação de temperatura (ΔT) em graus Celsius.
  4. Clique em Calcular para obter a variação de comprimento (ΔL) e o comprimento final.

Fórmula e Explicação

ΔL = α × L₀ × ΔT ΔL = variação de comprimento (m) α = coeficiente de dilatação linear (1/°C) L₀ = comprimento original (m) ΔT = variação de temperatura (°C)

Para dilatação de área, use 2α; para dilatação volumétrica, use 3α. Essas aproximações são válidas para pequenas variações de temperatura.

Exemplos Resolvidos

Junta de Dilatação de Ponte de Aço

Um vão de ponte de aço tem 100 m. α do aço ≈ 12×10⁻⁶ /°C. Se a temperatura sobe 40°C no verão, ΔL = 12×10⁻⁶ × 100 × 40 = 0,048 m (4,8 cm). As juntas de dilatação devem acomodar esse movimento.

Bloco de Motor de Alumínio

Um bloco de alumínio (α ≈ 23×10⁻⁶ /°C) tem 0,3 m. A temperatura de operação sobe 120°C acima da de montagem. ΔL = 23×10⁻⁶ × 0,3 × 120 = 0,000828 m (0,83 mm). Os engenheiros consideram isso nas folgas do pistão.

Intervalo entre Trilhos Ferroviários

Um trilho de aço de 25 m (α = 11,7×10⁻⁶ /°C) dilata-se em uma faixa de 50°C. ΔL = 11,7×10⁻⁶ × 25 × 50 = 0,014625 m (14,6 mm). Intervalos padrão de 15–20 mm são colocados entre trilhos para evitar flambagem.

Perguntas Frequentes

O que é o coeficiente de dilatação linear térmica?▾
É uma propriedade do material (α) que expressa a variação fracional do comprimento por grau de variação de temperatura. Aço ≈ 12×10⁻⁶/°C, alumínio ≈ 23×10⁻⁶/°C, concreto ≈ 10–12×10⁻⁶/°C, vidro ≈ 8×10⁻⁶/°C.
Por que as pontes têm juntas de dilatação?▾
Sem juntas de dilatação, a expansão no verão e a contração no inverno criariam enormes forças na estrutura, com risco de rachaduras ou flambagem. As juntas permitem o movimento livre e aliviam essas tensões.
A dilatação térmica afeta líquidos e gases?▾
Sim. Os líquidos se expandem mais do que os sólidos (a água é exceção próximo a 4°C). Os gases se expandem dramaticamente, conforme a lei dos gases ideais PV = nRT. As aplicações de engenharia consideram as três fases.
O que é tensão térmica?▾
Quando um material é restringido e não pode se expandir livremente, a dilatação térmica cria tensão: σ = E × α × ΔT, onde E é o módulo de Young. Essa tensão pode causar trincas de fadiga em componentes restringidos.
Como funciona uma lâmina bimetálica?▾
Uma lâmina bimetálica une dois metais com diferentes valores de α. Ao ser aquecida, eles se expandem em ritmos diferentes, fazendo a lâmina se curvar. Esse princípio é usado em termostatos, disjuntores e termômetros.