COEFICIENTE DE DILATAÇÃO LINEAR

COEFICIENTE DE DILATAÇÃO LINEAR

1. Introdução

A maioria dos materiais se expande quando a temperatura aumenta desde que este aumento de temperatura não produza uma mudança de fase. Vale deixar bem claro que essa variação é bem pequena, e que muitas vezes ela não é perceptível a olho nu, necessitando assim de equipamentos, para poder visualizar.

Os corpos dilatam quando sofrem aumento na sua temperatura. Sabe-se que quando ocorre a variação da temperatura do corpo os átomos que o constituem se agitam mais, com isso a distância média entre eles é aumentada, assim sendo, o corpo ganha novas dimensões, ou seja, ele se dilata. De uma forma geral todos os corpos dilatam após serem aquecidos e se contraem após terem sua temperatura reduzida. A dilatação linear é aquela que ocorre variação em apenas uma dimensão, ou seja, o comprimento do material. Assim, quando uma barra de metal de comprimento Li à temperatura ti, é aquecida até uma determinada temperatura tf. O que se percebe é que a barra, após o aquecimento, não tem mais o mesmo comprimento, ou seja, ela sofreu uma variação na sua dimensão, no seu comprimento, ela dilatou como mostra a ilustração abaixo:

[pic 1]

Suponha uma barra de comprimento “L”, cuja temperatura variou de uma quantidade “∆T”. Se a variação de temperatura “∆T” não é muito grande, a variação de comprimento (dilatação) ”∆L” é proporcional ao comprimento “L” e à variação de temperatura “∆T”. Matematicamente, isto pode ser expresso como:

∆L = L0 α ∆T (1)

Onde:

α = conhecido como o coeficiente linear de dilatação térmica.

A equação (1) também pode ser usada quando um corpo sofre uma redução de temperatura, e consequentemente, uma contração. Neste caso ∆T e ∆L são negativos.

1. Parte Experimental

Objetivo: Determinar o coeficiente de dilatação linear de três barras metálicas.

1. – Material Utilizado

• Aquecedor elétrico
• Recipiente com água
• Termômetro
• Micrômetro de leitura direta ( precisão de 0,01mm)
• Tubo metálico
• Mangueira de látex
• Base para fixação do tubo e do micrômetro.

1. – Procedimentos

[pic 2]

Figura 1 : Ilustração do esquema utilizado.

Iniciamos o experimento com a barra de alumínio, medimos o comprimento inicial da barra de alumínio era de 566 mm e a temperatura inicial de 22° C. Ligamos a fonte térmica, após alguns minutos a água presente na fonte começou a entrar em ebulição, sendo registrado 79°C a temperatura de final da barra. Então, retiramos a fonte térmica  e anotamos os dados da temperatura do tubo em função da variação do comprimento durante o resfriamento na tabela 1.

Após retirar a barra de alumínio do sistema, colocamos a barra de ferro e iniciamos o aquecimento com a fonte térmica. A temperatura inicial era de 23°C e o comprimento inicial de 565 mm. Depois de alguns minutos, a barra atingiu 86° C. Repetimos o mesmo procedimento feito com a primeira barra durante o resfriamento e anotamos os dados na tabela 2.

Depois de retirar a barra de ferroo do sistema, colocamos a barra de latão e iniciamos o aquecimento com a fonte térmica. A temperatura inicial era de 23°C e o comprimento inicial de 565 mm. Depois de alguns minutos, a barra atingiu 80° C. Repetimos o mesmo procedimento feito com a barra de alumínio e ferro durante o resfriamento e anotamos os dados na tabela 3.