Quando estamos pegando um trem ou caminhando perto de uma linha de trem em um dia quente de verão, é comum notar que os trilhos ficam muito quentes. Isso pode ser um tanto surpreendente, pois os trilhos são feitos de metal, que é um condutor de calor razoável, mas não é exatamente conhecido por reter calor. No entanto, há razões pelas quais os trilhos ficam quentes no verão, e elas estão relacionadas com a física e a engenharia dos trilhos de trem.
O que faz os trilhos ficarem quentes?
Um dos principais motivos pelos quais os trilhos ficam quentes no verão é a radiação solar direta. Quando o sol brilha diretamente sobre os trilhos, ele transmite seu calor para o metal. Isso ocorre porque o sol emite radiação eletromagnética, incluindo raios infravermelhos, que são absorvidos pelo metal. Essa radiação é convertida em calor, que é absorvido pelo trilho. Quanto mais direto for o sol sobre os trilhos, mais calor eles absorvem.
Além disso, os trilhos também absorvem calor da atmosfera circundante. Em dias quentes, o ar perto da superfície da Terra é quente e contém moléculas de gás que vibram rapidamente devido à energia térmica. Quando essas moléculas tocam os trilhos, elas transferem sua energia térmica para o metal, fazendo com que ele fique mais quente. Esse processo é conhecido como convecção e é uma das principais formas pelas quais os trilhos absorvem calor.
A expansão dos trilhos
Outro fator que contribui para o aquecimento dos trilhos é a expansão térmica. Quando os trilhos são aquecidos, eles se expandem. Isso ocorre porque as moléculas do metal se movem mais rápido quando estão quentes, ocupando mais espaço do que quando estão frias. Como resultado, os trilhos se alongam e se expandem em todas as direções. No entanto, como os trilhos estão fixados ao solo com peças de suporte, essa expansão não é uniforme em todas as direções.
Em vez disso, a expansão dos trilhos pode criar pontos de estresse ao longo da linha, onde o metal está mais propenso a se deformar. Nessas áreas, o metal pode se tornar mais quente do que em outras áreas, porque a expansão aumenta a pressão sobre o metal, fazendo com que ele absorva mais calor. Isso pode criar pontos quentes nos trilhos, que podem ser perigosos para os passageiros e para as operações de trem.
O efeito de isolamento
Em alguns casos, os trilhos podem ser isolados do solo e das peças de suporte com materiais isolantes, como areia ou silicone. Isso é feito para reduzir o ruído e as vibrações provocados pelo trem em movimento. No entanto, esse isolamento também pode contribuir para o aquecimento dos trilhos, porque impede que o calor seja dissipado para o solo.
Quando os trilhos são isolados, o calor não pode ser dissipado tão facilmente, porque o material isolante impede a condução de calor. Isso significa que o calor é retido nos trilhos, fazendo com que eles fiquem mais quentes. Além disso, o material isolante pode também absorver calor da atmosfera circundante, contribuindo ainda mais para o aquecimento dos trilhos.
Os efeitos dos trilhos quentes
Os trilhos quentes podem ter consequências graves para as operações de trem. Em primeiro lugar, o calor excessivo pode causar a deformação dos trilhos, o que pode levar a problemas de segurança. Se os trilhos se deformam demais, eles podem se partir ou se quebrar, o que pode causar acidentes.
Além disso, os trilhos quentes também podem afetar a performance dos trens. Quando os trilhos estão quentes, eles podem se expandir e mudar de forma, o que pode afetar a distância entre os trilhos. Isso pode causar problemas para os trens que passam por essa área, porque eles precisam se ajustar às mudanças na distância entre os trilhos. Isso pode reduzir a velocidade dos trens e aumentar o consumo de combustível.
Conclusão
Os trilhos ficam quentes no verão devido a uma combinação de fatores, incluindo a radiação solar direta, a convecção e a expansão térmica. Além disso, o isolamento dos trilhos pode contribuir para o aquecimento, retendo o calor e impedindo que ele seja dissipado. É importante que as empresas ferroviárias tomem medidas para prevenir os problemas causados pelos trilhos quentes, como a deformação e o aumento do consumo de combustível. Isso pode incluir o uso de materiais de construção mais resistentes ao calor, a implementação de sistemas de refrigeração para os trilhos e a realização de manutenções regulares para garantir que os trilhos estejam em boas condições.
