A DILATAÇÃO TÉRMICA LINEAR

UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

Engenharia Eletrônica

DILATAÇÃO TÉRMICA LINEAR

        

Disciplina: Laboratório de Física 2                Turma: Engenharia Eletrônica – ET21

Gustavo Soares de Moura

José Victor Joanoni Pinhata

Luan dos Santos de Oliveira

Murilo Perez de Beraldino

Vinícius Mendonça

Data de entrega: 29/03/2016

UTFPR – Cornélio Procópio

2016

---

SUMÁRIO

1 – RESUMO        2

2 – INTRODUÇÃO        2

3 – PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL        3

4 – RESULTADOS E DISCUSSÃO        4

5 – CONCLUSÃO        7

6 – REFERÊNCIAS        8

---

1 – RESUMO

O experimento apresentado no seguinte relatório tem por objetivo determinar os materiais dos quais são constituídas duas hastes metálicas. Para tanto, foi utilizado o método da comparação do valor experimental de seus coeficientes de dilatação linear (α) com os valores já tabelados na literatura. Isso somente é possível porque o coeficiente é uma propriedade específica de cada material. Tem-se que o valor calculado para a primeira haste é  e para a segunda é . É importante destacar que a confiabilidade do experimento está diretamente ligada ao cuidado do operador e também à precisão dos equipamentos utilizados (dilatômetro linear e termômetro).[pic 1][pic 2]

2 – INTRODUÇÃO

Para uma melhor compreensão dos materiais utilizados em nosso cotidiano, deu-se inicio ao estudo de dilatação térmica. Seja ao construir um edifício, uma fuselagem de avião e/ou navio, ou em transferências de líquidos que exige uma alta precisão de seu volume, se faz importante um estudo detalhado das características de um dado material.

Como o próprio nome já diz, dilatação térmica está ligada com a variação de temperatura que um dado material sofre.

A temperatura está diretamente relacionada ao grau de agitação das moléculas que compõe a estrutura cristalina do material. Quando há um aumento de temperatura, a agitação das mesmas aumenta, ocasionando num maior distanciamento entre elas. Esse espaçamento maior entre elas provoca alterações nas dimensões do corpo, as quais podem ocorrer de três formas: linear, superficial e volumétrica. A situação oposta ocorre quando os corpos são resfriados. Ao acontecer isso as distâncias entre as moléculas se reduzem, e em consequência disso há diminuição nas dimensões do corpo. 

O presente relatório tem como objetivo calcular o coeficiente de dilatação linear de determinado material e compara-lo com a literatura a fim de descobrir o material utilizado.

 O calculo da dilatação linear sugere a seguinte suposição. Um dado material tem comprimento inicial , para uma dada temperatura . Quando há uma variação de , o comprimento varia  em apenas uma dimensão, neste a variação ocorre somente no comprimento da barra.[pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]

A fórmula da dilatação linear é:

 ( = Coeficiente de dilatação linear)        (I)[pic 7][pic 8]

3 – PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Primeiramente, numa proveta graduada foi medido o volume de 300 ml de água, a qual posteriormente foi transferida para um recipiente metálico, que é uma espécie de “panela” de pressão (ebulidor). Com o ebulidor já montado (importante ressaltar que a tampa deve estar bem fixa ao recipiente, caso contrário o sistema sofrerá uma maior interferência do meio externo), foi acoplado à um dos orifícios da tampa um termômetro (A). Deve-se atentar ao fato de que a válvula da panela não deve obstruir a passagem de vapor.

[pic 9]

Figura 2.1 - Dilatômetro linear. Equipamento utilizado nos passos a seguir.

        Na plataforma que sustenta o relógio comparador, foi fixada a haste metálica (a qual queremos medir a dilatação), de modo a coincidir com a marcação do zero da régua. Uma mangueira de silicone foi conectada a uma das extremidades da haste, sendo que a outra ponta da mangueira foi ligada ao outro orifício da tampa do ebulidor. Ao outro extremo da haste, foi ligada outra mangueira de silicone, a qual continha um termômetro (B).

        Feito isso, o experimento deu-se por montado. Deve-se, agora, tomar as temperaturas iniciais ( dos termômetros A e B, juntamente com o comprimento inicial da barra () e posteriormente ligar o ebulidor.[pic 10][pic 11]

        Com o passar do tempo, é possível perceber a formação de vapor de água, o qual começa a sair tanto pelos orifícios da tampa quanto pela mangueira ligada à haste metálica. É importante, neste momento, atentar-se à temperatura lida pelos dois termômetros (: assim que as duas temperaturas pararem de variar, pode-se dizer que o sistema atingiu equilíbrio térmico. Anote a marcação mostrada pelo relógio comparador .[pic 12][pic 13]

        Espere o sistema esfriar e realize a troca da haste metálica. Repita todo o procedimento já mencionado.

4 – RESULTADOS E DISCUSSÃO

O principal objetivo do experimento é encontrar os coeficientes de dilatação linear dos materiais e compara-los com os valores da literatura que se encontram na tabela abaixo:

Tabela 4.1: Valores do coeficiente de dilatação linear na literatura.

Material	Coeficiente de Dilatação Linear (°)[pic 14]
Cobre	1,7 x 10-5
Latão	1,9 x 10-5
Ferro	1,1 x 10-5

Para encontrar o valor do coeficiente de dilatação linear foi necessária à medição das temperaturas inicias (ambiente) e finais de cada termômetro, as temperaturas inicias e finais para ambos os experimentos coincidiram, sendo elas: