Um termostato é um dispositivo sensível a variações de temperatura utilizado para evitar o superaquecimento de alguns ferros de passar roupas. Um desses dispositivos é constituído por uma lâmina bimetálica de aço e latão que faz um contato elétrico. Quando a lâmina atinge uma determinada temperatura, sofre deflexão e esse contato é aberto, conforme a figura.
A deflexão dessa lâmina ocorre porque o latão, em relação ao aço, apresenta
- A
menor coeficiente de dilatação térmica.
- B
maior coeficiente de dilatação térmica.
gabarito - C
menor condutividade térmica.
- D
maior condutividade térmica.
- E
menor calor específico.
Resolução
A questão descreve o funcionamento de um termostato que utiliza uma lâmina bimetálica composta por aço e latão. Quando a temperatura aumenta, a lâmina sofre deflexão, interrompendo o contato elétrico.
Isso ocorre devido à diferença nos coeficientes de dilatação térmica dos dois metais. O coeficiente de dilatação térmica é uma medida de quanto um material se expande ao ser aquecido. O latão tem um coeficiente de dilatação térmica maior que o aço, o que significa que ele se expande mais quando a temperatura aumenta.
Quando a lâmina bimetálica é aquecida, o latão se expande mais do que o aço, causando uma curvatura na lâmina. Essa curvatura faz com que o contato elétrico se abra, interrompendo a passagem de corrente. Esse mecanismo é utilizado para evitar o superaquecimento, desligando o dispositivo quando a temperatura atinge um certo nível.
Matematicamente, a dilatação linear de um material pode ser expressa pela fórmula:
\(\Delta L = \alpha \cdot L_0 \cdot \Delta T\)
onde:
• \(\Delta L\) é a variação no comprimento,
• \(\alpha\) é o coeficiente de dilatação térmica,
• \(L_0\) é o comprimento inicial,
• \(\Delta T\) é a variação de temperatura.
Como o latão tem um \(\alpha\) maior, ele se expande mais que o aço para a mesma variação de temperatura, resultando na deflexão observada.