Uma placa quadrada de alumínio tem uma área de 2 m2 a 50 °C, se a placa é resfriada até 0 °C sua
área varia de 0,0044 m2. Determine os coeficientes de dilatação superficial e linear do alumínio.
Dados do problema:
- Área inicial da placa: A0 = 2 m2;
- Variação da área: Δ A = −0,0044 m2;
- Temperatura inicial da placa: ti = 50 °C;
- Temperatura final da placa: tf = 0 °C.
Esquema do problema:
Como a placa sofre uma contração ao se resfriar o sinal da variação superficial é negativo
Solução:
Escrevendo a equação da dilatação superficial para a placa
\[
\begin{gather}
\bbox[#99CCFF,10px]
{\Delta A=\beta A_0\Delta t}
\end{gather}
\]
\[
\begin{gather}
\Delta A=\beta A_0(t_f-t_i) \\[5pt]
-0,0044=\beta\times 2\times(0-50) \\[5pt]
-0,0044=-100\beta \\[5pt]
\beta=\frac{-0,0044}{-100} \\[5pt]
\beta=\frac{4,4\times 10^{-3}}{1\times 10^2} \\[5pt]
\beta=4,4\times 10^{-3}\times 10^{-2} \\[5pt]
\beta=4,4\times 10^{-5} \\[5pt]
\beta=0,000044
\end{gather}
\]
\[
\begin{gather}
\bbox[#FFCCCC,10px]
{\beta=4,4\times 10^{-5}\mathrm{°C^{-1}}}
\end{gather}
\]
Para o coeficiente de dilatação linear do alumínio
\[
\begin{gather}
\bbox[#99CCFF,10px]
{\beta=2\alpha}
\end{gather}
\]
\[
\begin{gather}
\alpha=\frac{\beta}{2} \\[5pt]
\alpha=\frac{4,4\times 10^{-5}}{2}
\end{gather}
\]
\[
\begin{gather}
\bbox[#FFCCCC,10px]
{\alpha=2,2\times 10^{-5}\mathrm{°C^{-1}}}
\end{gather}
\]