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Universidade Estácio de Sá – Campus Macaé Curso: Engenharia de Disciplina: Física Experimental Petróleo e Gás. II Professor (a): ROBSON FLORENTINO

Data de Realização

Nome do Experimento: Dilatação térmica. Objetivos: Ao término desta atividade o aluno deverá ser capaz de: • Determinar os coeficientes de dilatação térmica de alguns materiais. Introdução teórica: Ao aumentar a temperatura de um corpo estamos aumentando o grau de agitação das moléculas que o constitui e fazendo com que elas fiquem mais afastadas. Analogamente, quando ocorre o esfriamento há uma contração delas. Este fenômeno estudado para a realização da prática é chamado de dilatação térmica. É importante salientar que cada material possui características que determinam o quão grande ou pequena será sua dilatação, medido em Cº -1. A dilatação que a maioria dos materiais sofre por ação do calor é uma consequência do aumento de sua energia interna, que implica em uma maior amplitude das vibrações moleculares e, portanto, um maior distanciamento entre seus constituintes estruturais .Este aumento dimensional é característico de cada material e expresso por um fator que depende da temperatura, denominado coeficiente de dilatação. Esse coeficiente pode referir-se ao volume(coeficiente de dilatação volumétrico), à superfície (coeficiente de dilatação superficial ),ou a uma só dimensão (coeficiente linear). No ramo da construção civil é de suma importância saber a magnitude da dilatação dos materiais utilizados, por exemplo, pontes sustentadas por cabos de aço, neste tipo de obra a intensidade da dilatação dos cabos pode afetar a estrutura da mesma, causando até mesmo o seu desabamento. Os trilhos de trem são projetados embasados no valor do coeficiente de dilação do metal utilizado, por isso sempre há um pequeno espaço entre eles, evitando assim o provável descarrilamento dos vagões que por ali circularão. É por essa razão que a construção de pontes, edifícios e estradas de ferro, por exemplo, utiliza “folgas”, chamadas de juntas de dilatação. As juntas previnem trincas e rupturas causadas pela dilatação térmica dos materiais de construção.


Aparelho Utilizado: •

- Kit de dilatação térmica:

Tubos de diferentes matérias (latão, cobre e alumínio). - Marca desconhecida; •

Rolha de látex. – Marca desconhecida;

Relógio comparador (medidor de dilatação). – Marca DIGIMESS;

Termômetro ; - Marca ICEL MD-5770 / Número de série: M5771.0975

Conectores diversos. -Marca desconhecida;

Tripé. Marca CIDEPE. - CNPJ 02.134.596/0001-75- MADE IN BBRAZIL;

Erlenmeyer. -Marca desconhecida;

Bico de Bunsen ou lamparina. – Marca desconhecida;

Fonte de fogo. – Marca desconhecida.


Roteiro do

experimento: 1. Monte o tubo no aparelho experimental. A base de contato

do relógio comparador ( medidor da dilatação) deverá estar apoiada no anel de fixação do tubo;


2. Verificar a temperatura ambiente e após colocar o termômetro na saída do

tubo ( cuidado para não vendá-lo) zere o relógio comparador. Desaperte o parafuso da lateral do indicador que fixa a escala e , em seguida, gire a escala colocando em zero a posição do ponteiro do indicador; 3. Acenda a lamparina e posicione o fogo bem próximo do recipiente de água; 4. Observar o deslocamento do ponteiro do micrometro. Quando o

aquecimento do tubo esteja estabelecido depois de certo tempo, anote o valor de deslocamento do ponteiro (isto equivale ao valor da dilatação ∆L) e a temperatura final que o sistema estabilizou (Tf). Então ∆T= Tf-Ti. 5. Calcule o valor do coeficiente de expansão do tubo com os dados acima; 6. A partir dos valores do coeficiente de dilatação linear, descubra o material

utilizad; 7. Repetir todo processo com os três diferentes matériais disponível.

Dados coletados: • Tempo inicial dos materiais: Material I: 15 ᵒC Material II: 26 ᵒC Material III: 22 ᵒC •

Comprimento inicial dos materiais:

Material I: 500 mm Material II: 500 mm Material III: 500 mm

Cálculos:


∝ 1=

( li−lo ) ( 500,64−500 ) → =1,73 . 10−5 lo ( Tf −¿ ) 500 ( 89−15 )

∝ 2=

( li−lo ) ( 500,42−500 ) → =1,33 .10−5 cal/g ᵒ C−1 lo ( Tf −¿ ) 500 ( 89−26 )

∝ 3=

( li−lo ) ( 500,69−500 ) → =2,06 .10−5 cal/g ᵒ C−1 lo ( Tf −¿ ) 500 (89−22 )

cal/g ᵒ C

−1

Tabelas e Gráfico: Material

L (mm)

∆L (mm)

Ti (◦C)

Tf (◦C)

α (cal/g ᵒ C)

Material I

500

500-0

15

89

1,73 .10

Material II

500

500-0

26

89

1,33 .10

Material III

500

500-0

22

89

2,06 . 10

−5

−5

−5

Conclusão: Através do experimento realizado, foi possível notar que cada material dilatam-se com diferentes taxas, ou seja, possuem diferentes coeficientes de dilatação linear. Quando aumenta a temperatura de uma substância, suas moléculas passam, em média, a oscilar mais rapidamente e tendem a se afastar umas das outras. O coeficiente de dilatação depende do material: se aumentarmos igualmente a temperatura de três barras de mesmo tamanho, mas de materiais diferentes, obteremos dilatações diferentes. Isso ocorre por causa das diferenças nas características microscópicas das substâncias. Um aspecto importante a ser observado é que os coeficientes de dilatação são muito pequenos, tipicamente da ordem de 10-5 oC-1. Isso significa que, para um aumento de temperatura de 1 oC, uma barra de 1 metro terá um aumento de comprimento da ordem de 10 mícrons, ou 0,01 milímetros.


Dilatação linear  
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