As construções e estruturas que fazem parte do nosso cotidiano — pontes, viadutos, calçadas, trilhos, prédios e tubulações — estão constantemente expostas às variações climáticas. Ao longo do dia e das estações do ano, a temperatura do ambiente muda, fazendo com que os materiais se aqueçam e se resfriem repetidamente. Essas variações provocam dilatação e contração térmica, fenômenos naturais que alteram o tamanho dos corpos devido à mudança na agitação das partículas que compõem a matéria. 

Quando a temperatura aumenta, as partículas dos materiais vibram mais intensamente e se afastam ligeiramente, causando expansão do corpo. Quando a temperatura diminui, ocorre o contrário: as partículas vibram menos e se aproximam, provocando contração. Embora essa variação seja pequena em escala microscópica, em estruturas grandes — como pontes ou trilhos — o efeito acumulado pode gerar deslocamentos de vários centímetros ao longo do comprimento. 

O papel das juntas de dilatação nas estruturas

Para lidar com esses movimentos térmicos inevitáveis, engenheiros utilizam juntas de dilatação. Elas são espaços ou dispositivos projetados nas estruturas que permitem a expansão e a contração dos materiais sem gerar tensões perigosas. Em pontes e viadutos, por exemplo, essas juntas aparecem como pequenas separações entre segmentos da pista. Elas permitem que a estrutura “respire” com as variações de temperatura, evitando rachaduras, deformações ou danos estruturais.

Variações climáticas: calor, frio e ciclos térmicos

As estruturas não sofrem apenas com o calor intenso. O frio também provoca contração térmica, que pode tensionar materiais e conexões. Em regiões com grande amplitude térmica diária ou sazonal, o problema é ainda mais significativo, pois a estrutura passa por ciclos contínuos de expansão e contração. Esses ciclos podem gerar fadiga térmica — um enfraquecimento progressivo do material devido às deformações repetidas.

Os trilhos de trem são um exemplo clássico dos efeitos da temperatura em estruturas alongadas. Sob calor intenso, o aço dos trilhos se dilata. Se não houver espaço para essa expansão, surgem compressões internas que podem causar empenamento lateral da via — um fenômeno conhecido como flambagem térmica. Esse tipo de deformação pode comprometer a segurança ferroviária. Por isso, trilhos são instalados com espaçamentos controlados ou sistemas de fixação que permitem movimento térmico. 

Placas de concreto em calçadas, pisos industriais e estacionamentos também sofrem dilatação e contração ao longo do dia. Sem juntas de dilatação, o concreto expandido não encontra espaço para se mover e acaba fissurando. As linhas ou cortes visíveis nesses pisos não são defeitos — são juntas planejadas que direcionam e controlam as deformações térmicas, evitando rachaduras aleatórias. 

Em tubulações que transportam fluidos quentes, como vapor ou óleo aquecido, a dilatação térmica pode ser significativa. O aumento de comprimento gera forças internas que podem danificar suportes e conexões. Para absorver essa expansão, os sistemas usam curvas de dilatação, juntas flexíveis ou suportes deslizantes. Assim, a tubulação pode expandir e contrair sem causar tensões excessivas. 

Quando a dilatação não é considerada

A ausência de juntas ou dispositivos de expansão pode levar a diversos problemas estruturais: rachaduras, empenamentos, deslocamentos e até colapsos parciais. Em pontes, isso pode causar desníveis na pista; em trilhos, deformações perigosas; em pisos, fissuras extensas. Esses danos não são causados por falhas do material, mas pela tentativa da estrutura de se expandir ou contrair sem espaço para isso.

As juntas de dilatação são soluções essenciais que permitem às estruturas conviver com as variações climáticas naturais do ambiente. Elas garantem que pontes, trilhos, pisos e tubulações possam expandir e contrair com segurança ao longo do tempo. Compreender a dilatação térmica e seus efeitos é fundamental para a engenharia, a manutenção das construções e a segurança das infraestruturas que sustentam a vida moderna. 

Entropia, dilatação térmica e o destino térmico do universo

Quando aquecemos um material e observamos que ele aumenta de tamanho, estamos vendo a dilatação térmica — um fenômeno aparentemente simples do cotidiano. No entanto, esse comportamento visível está ligado a um dos conceitos mais profundos da física: a entropia. De forma acessível, podemos entender a entropia como a medida de quão dispersa ou espalhada está a energia e a matéria em um sistema. Quanto mais espalhadas e livres estão as partículas, maior é a entropia.

Quando um corpo recebe calor, suas partículas passam a se agitar mais intensamente. Essa agitação faz com que a distância média entre elas aumente, e o material se expande — é a dilatação térmica. Mas essa expansão não é apenas geométrica: ela representa um aumento de entropia. As partículas passam a ter mais posições possíveis, mais movimentos possíveis, mais maneiras de se organizar. Em outras palavras, o sistema fica mais disperso. Assim, a dilatação térmica é uma manifestação visível de uma tendência mais geral da natureza: o aumento da entropia. 

Esse mesmo princípio vale para praticamente todos os processos térmicos do universo. O calor tende a se espalhar, a energia tende a se distribuir, e sistemas tendem a evoluir de estados mais concentrados para estados mais dispersos. Um objeto quente em contato com um frio esfria; gases se expandem quando podem; materiais dilatam ao aquecer. Todos esses processos caminham na mesma direção: aumento de entropia. A dilatação térmica é apenas um exemplo cotidiano dessa tendência universal. 

Em escala cósmica, essa tendência leva a uma ideia conhecida na física como morte térmica do universo. As estrelas brilham porque há diferenças de energia e temperatura: regiões muito quentes liberando energia para o espaço mais frio. Mas, ao longo de bilhões e trilhões de anos, essa energia vai se espalhando cada vez mais pelo universo. A matéria e a radiação se tornam progressivamente mais uniformes e dispersas — ou seja, a entropia global aumenta continuamente. 

À medida que a energia se distribui e as diferenças de temperatura desaparecem, os processos físicos capazes de produzir trabalho, luz e atividade diminuem. Estrelas se apagam, sistemas se resfriam e o universo tende a um estado extremamente disperso, frio e homogêneo. Esse cenário é chamado de morte térmica porque não há mais gradientes de energia suficientes para sustentar processos dinâmicos. O universo não “explode” nem “colapsa” — ele se dilui energeticamente. 

Curiosamente, a dilatação térmica que observamos em trilhos, pontes ou metais aquecidos segue exatamente o mesmo princípio que governa o destino do cosmos. Quando um material se dilata, suas partículas ocupam mais espaço e sua energia interna se torna mais dispersa — a entropia aumenta. Em escala cósmica, a expansão e a dispersão de energia seguem a mesma lógica fundamental: sistemas evoluem naturalmente para estados mais espalhados e menos concentrados. 

Assim, a dilatação térmica não é apenas um fenômeno de engenharia ou cotidiano. Ela é uma pequena janela para compreender uma lei profunda da natureza: a tendência universal ao aumento da entropia. Do aumento microscópico das distâncias entre partículas em um metal aquecido até a dissipação da energia das estrelas no universo, a física revela a mesma direção fundamental — a matéria e a energia se espalham. E é essa mesma tendência que, em escalas imensas de tempo, conduz o universo ao seu estado final de equilíbrio térmico.