DILATAÇÃO TÉRMICA E PROCESSOS PROPAGAÇÃO DE CALOR.

UNIDADE DE ENSINO SUPERIOR DE FEIRA DE SANTANA

Engenharia Civil

Física I

RELATÓRIO – LEI DE HOOKE,

DILATAÇÃO TÉRMICA E PROCESSOS

PROPAGAÇÃO DE CALOR.

Feira de Santana – BA

2015

UNIDADE DE ENSINO SUPERIOR DE FEIRA DE SANTANA

Ariana Queiroz

Gustavo Mota

Jamilton Souza

Jonas Muniz

Matheus Alex

Pedro Neto

Wallacy Cerqueira

RELATÓRIO – LEI DE HOOKE,

DILATAÇÃO TÉRMICA E PROCESSOS

PROPAGAÇÃO DE CALOR.

Trabalho apresentado à disciplina de Física I do curso Engenharia Civil, Semestre 1. Ministrada pelo Professor Nestor Galvéz.

Feira de Santana – BA

2015

1. INTRODUÇÃO TEÓRICA

Lei de Hooke

O ramo da física que estuda o comportamento dos corpos materiais que se deformam ao se submeter-se a uma força externa é a elasticidade, visto que a deformidade causada é desfeita ao retirar essa força que é aplicada sobre o material. Além disso, deve-se destacar que quanto mais duro um objeto, mais força será necessário para deformá-lo, logo, dureza e força são duas constante proporcionais e essa constante é chamada de coeficiente elástico, a relação linear entre elas é conhecida como lei de Hooke onde a força aplicada é igual ao produto do coeficiente linear pela variação de tamanho (observando-se que todas as unidades estão no sistema internacional de medidas).

F=K.Δx

Sendo força igual ao produto da massa pela aceleração, se considerarmos que a mola está presa por uma das pontas na posição vertical deve-se então considerar que a aceleração é a aceleração da gravidade (9,81 m/s²), logo a força será o produto da massa do objeto pela aceleração da gravidade.

F=m.g

Ao substituir o F na lei de Hooke, encontramos:

M.g=K.Δx

K=M.g/Δx

Então a constante elástica linear de um material na vertical é dada pelo produto da massa com a gravidade, dividido pela variação de tamanho que o material sofreu.

Propagação de calor

A transferência de energia térmica ocorre de forma espontânea de um corpo com maior temperatura para outro com menor temperatura. Essa transmissão de calor pode se dar por processos diferentes:

- Condução térmica: Essa forma de propagação de calor se dá pela transmissão da agitação molecular de uma partícula para a seguinte, com isso, para que haja essa propagação de calor por condução, é necessário a intermediação de um meio físico entre os corpos que inicialmente se encontram a temperaturas diferentes. A eficiência desse processo está atrelado ao material que constitui esse corpo, ou seja, se esse material é um bom ou mau condutor de calor.

- Convecção térmica: É o processo de propagação de calor por meio do transporte de matéria de um sistema. Isso acontece sempre que há uma diferença de temperatura num líquido ou gás, o que altera a densidade do material.

- Radiação térmica: É uma forma de transferência de energia térmica por ondas eletromagnéticas, sendo que, não depende da existência de um meio físico entre os corpos.

No entanto, quando um corpo é resfriado, a agitação de suas partículas diminui, causando assim uma diminuição nas suas dimensões, ou seja, há uma contração térmica.

A variação do comprimento de um corpo depende de três fatores:

• Comprimento, área ou volume inicial;

• Alteração da temperatura a que o corpo foi submetido ();[pic 1]

• O material que constitui o corpo.

O parâmetro que define a capacidade que determinado material tem de se dilatar ou se contrair é o coeficiente de dilatação do material.

Dilatação térmica

Toda matéria tem a capacidade de variar de tamanho quando exposto a uma variação de temperatura (mesmo que essa variação física seja imperceptível aos olhos, ela existe) isso porque quando um corpo tem sua temperatura elevada, o grau de agitação de duas moléculas aumenta e elas se afastam, e, quando essas moléculas estão mais afastadas, esse corpo passa a ocupar um espaço maior. Essa variação de tamanho é chamada de dilatação térmica, que pode ser de três tipos: dilatação linear, dilatação superficial e dilatação volumétrica.

Dilatação linear: É um tipo de dilatação que é considerada apenas uma dimensão e o seu comprimento é a sua principal característica, seus experimentos são feitos em corpos sólidos onde ocorre uma alteração na sua dimensão mesmo sua dilatação sendo muito pequena.

        ∆L= Lo + + ∆T[pic 2]

        ∆L: Dilatação do material;

        Lo: Comprimento inicial;

        : Coeficiente de dilatação linear do material;[pic 3]

        ∆T: Variação de temperatura do corpo.

Dilatação superficial: Aqui se trabalha dilatação em duas dimensões, o aumento da área do corpo relacionada à temperatura, sendo assim a área de variação do corpo depende da temperatura aplicada sobre ele. Ex: Se um disco ou uma chapa com um furo no centro dilatar, o tamanho do furo irá aumentar simultaneamente com a área da chapa.

         [pic 4]

        : Variação da área sofrida pelo corpo;[pic 5]

        : Área inicial do corpo;[pic 6]

        : Coeficiente de dilatação superficial do material que constitui o corpo;[pic 7]

        : Variação da temperatura do corpo.[pic 8]

OBS: [pic 9]

        Dilatação volumétrica: Ocorre em três dimensões onde se calcula o volume de um corpo. Geralmente o aumento desses volumes é proporcional ao da temperatura e a natureza do material.

        ∆V = . Vo . ∆T[pic 10]

        ∆V: Variação do volume de determinado corpo que sofreu a dilatação