O que é termoelasticidade?

Termoelasticidade é a mudança no tamanho e na forma de um objeto sólido, pois a temperatura desse objeto flutua. Os materiais mais elásticos se expandirão e contraem mais do que os materiais mais inelásticos. Os cientistas usam sua compreensão da termoelasticidade para projetar materiais e objetos que podem suportar flutuações de temperatura sem quebrar.

Os cientistas entendem as equações que descrevem termoelasticidade por mais de 100 anos, mas apenas recentemente iniciaram materiais de teste de estresse para determinar o quão termoelástico eles são. Ao sujeitar os materiais à ascensão e queda de temperaturas, os engenheiros podem prever quanto esses materiais se expandem ou se contraem em diferentes temperaturas. Esse conhecimento é importante ao construir máquinas ou estruturas de rolamento de peso com peças que precisam se encaixar de perto. Compreender os princípios da termoelasticidade ajuda os engenheiros a projetar coisas que mantêm sua integridade estrutural para umgama de temperaturas.

Os princípios da termoelasticidade afetaram a maneira como os engenheiros projetam vários objetos diferentes. Saber que o concreto se expande quando é aquecido, por exemplo, é a razão pela qual as calçadas são projetadas com pequenos espaços entre as lajes. Sem esses espaços, o concreto não teria espaço para expandir, causando muito estresse no material e levando a rachaduras, quebras ou buracos. Da mesma forma, as pontes são projetadas com juntas de expansão para permitir que os componentes se expandam à medida que são aquecidos.

Todos os materiais que são elásticos expandem quando aquecidos e contraem quando resfriados. A expansão descrita por fórmulas de termoelasticidade é causada por um aumento no movimento dos átomos no material. Esses átomos permanecem ligados um ao outro como um aquecimento sólido, mas as ligações moleculares crescem em tamanho, permitindo que os átomos se afastem um do outro e causandoo material para crescer. Por outro lado, quando um material é resfriado, os átomos se movem menos e as ligações os puxam para mais perto.

Os princípios da termoelasticidade ditam que a expansão causada por um aumento na temperatura fará com que um objeto se expanda em todas as direções. As lajes de concreto se expandem um para o outro, longe do chão e descendo em direção ao chão quando são aquecidas. Os copos ou outros navios se expandirão em todas as direções, bem como de tal maneira que o volume total que eles possam conter aumentos junto com o tamanho da embarcação. As fórmulas específicas são usadas no estudo da termoelasticidade para descrever como os objetos mudam de forma com as mudanças de temperatura.