Sobre esta ferramenta
A Calculadora de Expansão Térmica calcula quanto uma peça cresce ou encolhe com uma variação de temperatura e, opcionalmente, a tensão que se acumula se a peça for mantida rigidamente e não puder se expandir. Escolha um material — ou digite um coeficiente personalizado — selecione se você está expandindo um comprimento, uma área ou um volume, informe o tamanho original e a variação de temperatura, e ela retorna a variação dimensional e o novo tamanho. Ela roda inteiramente no seu navegador.
A expansão linear segue ΔL = α·L₀·ΔT, dando um novo comprimento L₀·(1 + α·ΔT), onde α é o coeficiente linear de expansão térmica. A expansão de área usa aproximadamente 2α e a expansão volumétrica 3α, então a ferramenta multiplica a deformação linear por 1, 2 ou 3 conforme o tipo de dimensão que você escolher. Os coeficientes embutidos estão em unidades de 10⁻⁶ por °C: aço 12, ferro fundido 11, inox 17, alumínio 23, cobre 17, latão 19, titânio 8,6, concreto 12, vidro 9 e PVC 50. A variação de temperatura pode ser informada em °C ou °F (um delta de °F é escalado por 5/9). Se você fornecer um módulo de elasticidade, a tensão térmica totalmente restringida é σ = E·α·ΔT, informada em MPa e psi.
Como exemplo resolvido, uma barra de aço de 1000 mm aquecida em 80 °C se expande em 12 × 10⁻⁶ × 1000 × 80 = 0,96 mm, atingindo 1000,96 mm. Se essa mesma barra fosse rigidamente presa de modo que não pudesse crescer, a tensão térmica de compressão com E = 200 GPa seria 200.000 × 12 × 10⁻⁶ × 80 ≈ 192 MPa — que é por que pontes, trilhos e tubulações precisam de juntas de dilatação e laços para aliviar exatamente essa tensão.