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e até o final desse vídeo você vai
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compreender o porquê dos materiais se
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contraírem ou se dilatarem quando
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submetidos a uma variação de temperatura
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nós vamos falar da expansão térmica i
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o Olá pessoal bem-vindos ao deve sentir
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antes de seguir já deixa o seu like
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nesse vídeo ele é fundamental porque o
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Youtube desse mini esse conteúdo para
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mais pessoas além disso assim E também o
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canal e Ative o Sininho para acompanhar
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semanalmente nosso conteúdo
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com a expansão térmica se refere ao
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aumento do tamanho de um objeto quando
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ele aquecido o efeito contrário à
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redução de tamanho observada quando ele
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é resfriado é chamado de contração
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térmica excluindo algumas raras exceções
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todos os objetos se expandem quando são
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aquecidos e se contrai quando são
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resfriados materiais diferentes se
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expandem ou se encontrarem em taxas
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diferentes de forma geral os gases se
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expandem muito mais do que os líquidos e
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os líquidos se expandem mais do que os
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óleos quando um objeto é aquecido ou
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resfriado ele se expandiu se contrai em
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todas as dimensões mas por razões
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práticas cientistas e Engenheiros
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normalmente se concentram em dois tipos
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diferentes de expansão o primeiro caso é
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a expansão linear que ocorre basicamente
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em uma dimensão e somente para materiais
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sólidos esse caso impacta problemas
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engenharia que envolvam fios de
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transmissão tubulações Barras alongadas
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concreto e outros materiais
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e tendo em uma única dimensão Observe
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que um material alongado se expandem
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todas as três direções mas apenas uma
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dimensão que é o seu comprimento têm
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mais relevância em uma situação da Vida
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Prática o segundo caso diz respeito à
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expansão volumétrica e também tem suas
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aplicações práticas a maior parte dos
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líquidos por exemplo sofre um aumento
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gradual de volume quando a temperatura
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aumenta ao se abastecer um carro em um
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dia quente a gasolina que vende um
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compartimento subterrâneo normalmente
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estavam a temperatura mais baixa que o
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carro se o tanque for completamente
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cheio e o carro For deixado ao sol a
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gasolina pode muito bem expandir seu
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volume mais rapidamente do que o próprio
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tanque de combustível assim o
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compartimento para gasolina se torna
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pequeno demais e ela transborda o volume
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acesso
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com a expansão térmica é uma
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consequência da mudança na separação
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média entre os átomos de um objeto para
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entender melhor isso Vamos considerar os
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átomos de uma amostra sólida como sendo
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conectadas por molas rígidas cada átomo
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vida e sua posição de Equilíbrio quando
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a temperatura aumenta a energia EA
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amplitude da vibração também aumenta mas
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tem uma coisa importante aqui que deve
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ser observada as forças da ligação
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interatomica são a Harmonix com isso a
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ligação entre os átomos se comporta como
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uma mola que é mais fácil de esticar do
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que de comprimir como resultado quando
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ela amplitude da vibração aumenta a
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distância média entre os átomos também
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aumenta esse aumento para o único par de
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átomos é muito pequeno mas o efeito
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coletivo para vários moles de átomos
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certamente apreciável e leva a uma
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expansão visível do material como todo
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e se uma barra tem um comprimento L em
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uma dada temperatura inicial o seu
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comprimento vai mudar se a temperatura
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mudar e ele faz isso de forma
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proporcional ou seja quanto maior for a
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variação de temperatura maior será a
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variação no comprimento da Barra agora
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se Duas Barras uma com o dobro do
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tamanho da outra feitas do mesmo
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material forem submetidas a mesma
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mudança de temperatura a barra maior
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terá uma variação de comprimento duas
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vezes maior então a variação de
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comprimento é proporcional também ao
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comprimento inicial da Barra podemos
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colocar essas duas observações empíricas
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extraídas da experimentação em uma única
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relação Além disso nós podemos atribuir
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a esta relação uma constante de
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proporcionalidade Alpha essa constante
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descreve as propriedades de expansão
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térmica do material EA chamada de
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coeficiente de expansão linear este
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coeficiente pode ser muito diferente
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para
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a diferença por exemplo o coeficiente de
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expansão linear do Alumínio tem o valor
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quase 50 vezes maior que o do quartzo
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isso implica que uma mesma variação de
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temperatura produz uma variação no
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comprimento de uma barra de alumínio
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será 50 vezes maior que a variação de
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uma barra igual só que feita de 4º lote
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os valores típicos para o coeficiente de
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expansão linear são muito pequenos até
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mesmo sobre variações de temperatura da
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ordem de 100 graus celsius a mudança no
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comprimento de um objeto metálico é
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apenas da ordem de milímetros e outra
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coisa a proporcionalidade direta que nós
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atribuímos a expressão para a expansão
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linear não é exata e ela é
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aproximadamente correta somente quando
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as mudanças de temperatura São
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suficientemente pequenas para um dado
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material coeficiente de expansão varia
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com a temperatura em situações práticas
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que envolvem variações de temperaturas
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relativamente baixas isso é ignorado já
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que seu efeito sobre a expansão
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é realmente desprezível mas quantas
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variações de temperaturas são elevadas a
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proporcionalidade direta deixa de valer
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com o aumento da temperatura geralmente
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causa o aumento no volume dos materiais
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Os experimentos mostram que se a mudança
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de temperatura não for muito grande o
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aumento no volume é aproximadamente
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proporcional a mudança de temperatura e
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ao volume inicial a constante Beta é o
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que caracteriza a expansão volumétrica
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dos materiais EA chamada de coeficiente
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de expansão volumétrica para materiais
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sólidos é possível mostrar que existe
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uma relação simples entre coeficiente de
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expansão volumétrico e o coeficiente de
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expansão linear ou seja o volume médico
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é igual a três vezes o linear
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e a água como a maioria das outras
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substâncias se expande quando aquecida
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mas por conta de sua estrutura molecular
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ela tem algumas propriedades incomuns
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que a diferencia de outros livros por
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exemplo se você diminuir a temperatura
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da água seu volume vai se contrair
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conforme esperado mas isso só até a
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temperatura chegar a 4 graus Celsius se
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você continuar respirando a água até o
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ponto de congelamento a 0 graus Celsius
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o volume se expande a água tem densidade
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máxima a 4 graus Celsius com densidade
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ligeiramente menor e temperaturas mais
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altas e mais baixas assim expansão
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térmica da água não pode ser
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caracterizada por um único coeficiente
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de expansão térmica esse comportamento
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incomum da expansão térmica da água é o
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que explica porque um lago começa a
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congelar pela superfície e não pelo
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fundo
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é um exemplo como um expansão térmica
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pode ser visto na cozinha quando você
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tem a experiência em Glória você abrir
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uma tampa de metal apertada em um
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recipiente de vidro para isso
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normalmente basta um olhar o frasco com
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água quente como metal de lata mais que
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o vidro a tampa vai afrouxar que a coisa
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fica muito mais fácil a expansão térmica
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é a base de muitos termômetros incluindo
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os famigerados termômetro de mercúrio
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que eram usados para medir a febre com a
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expansão do líquido de mercúrio a altura
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Élida contra as marcações no vidro que
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fornecem a temperatura outro dispositivo
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prático é a lâmina bimetálica que
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consiste de dois metais diferentes
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expansividade térmicas soldados um
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contra o outro quando a lâmina é
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aquecida o metal se expande mais
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rapidamente do que o outro e se dobra na
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direção daquele que tem a menor
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expansividade térmica essas lâminas elas
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podem ser usadas como controladora de um
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termostato ativando ou desativando o
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dispositivo quando a temperatura
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desejada é atingida a expansão
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e muitas vezes a indesejada e em
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projetos de engenharia civil podem
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apresentar grandes problemas por exemplo
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a juntas usadas para manter uma ponte
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devem ser projetadas para fornecer
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espaço para expansão e contração da
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superfície da ponte outro exemplo de
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expansão térmica é a folga das linhas de
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transmissão elétrica em um dia quente
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isso ocorre porque o calor faz com que
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os fios se expandam de forma que seu
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comprimento que se estende de um pote ao
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outro será muito maior do que ele seria
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e o dia frio e claro os fios também são
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sempre montados com um comprimento
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adequado para que eles não vem ao Se
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romper devido à contração que podem
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ocorrer nos dias frios por último ainda
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tem os Trilhos de ferrovias que podem
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dilatar ao longo do seu comprimento por
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conta disso é usado uma junta de
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expansão que é um pequeno espaço entre
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duas barras consecutivas para que elas
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possam deslizar ao longo do comprimento
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do Thriller garantindo assim que os
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trilhos da ferrovia não se importa em
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devido ao aquecimento de um dia quente
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com esse vídeo você deve ter
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compreendido
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a expansão térmica e suas aplicações
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tecnológicas se você gostou dessa
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explicação então dê um like porque ele é
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muito importante para que outras pessoas
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tenham acesso a esse conteúdo e não saia
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do canal sem antes se inscrever clique
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nesse botão aqui no meio da tela e tem a
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ver se sentir abraço e até a próxima
