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Questão FC868934

Do ponto de vista da energia potencial interatômica, por qual motivo a maioria dos materiais se expande ao ser aquecida?

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FEPESE · 2026

O coeficiente de expansão térmica linear é uma propriedade macroscópica que tem a sua origem nas interações atômicas.

 

Do ponto de vista da energia potencial interatômica, por qual motivo a maioria dos materiais se expande ao ser aquecida?

  1. Devido ao aumento da profundidade do poço de energia potencial com a temperatura, o que afasta os núcleos atômicos.
  2. Devido ao aumento de lacunas e defeitos pontuais, que ocupam um volume significativamente maior do que a rede cristalina original.
  3. Porque o aumento da energia térmica provoca uma mudança na hibridização dos orbitais, exigindo maior espaço para a sobreposição eletrônica.
  4. Pelo fato de as vibrações atômicas se tornarem perfeitamente harmônicas em altas temperaturas, reduzindo as forças de atração de longo alcance.
  5. Devido à natureza assimétrica da curva de energia potencial interatômica, que faz com que a distância média entre os átomos aumente conforme a amplitude de vibração cresce.
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Gabarito

Errado

Comentário do professor

A maioria dos materiais se expande ao aquecer porque o potencial interatômico não é simétrico: a face de repulsão é muito mais íngreme em distâncias menores, enquanto a atração decai mais suavemente em distâncias maiores.

Em um potencial perfeitamente harmônico a vibração é simétrica e a posição média permanece fixa. Na realidade existe anarmonicidade, que pode ser representada por uma expansão em série: \(U(r)=U_0+\tfrac12 kx^2+\tfrac13\alpha x^3+\dots\). O termo cúbico faz com que a distribuição das oscilações seja assimétrica.

Como a amplitude das vibrações aumenta com a temperatura, essa assimetria desloca a distância média entre átomos para valores maiores. O efeito coletivo traduz‑se em aumento macroscópico das dimensões, medido pelo coeficiente de expansão térmica linear.

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