Dilatação Térmica

Resumo.

    O objetivo da experiência é descobrir o coeficiente de dilatação térmica que será verificando pelo aumento do volume de um corpo, que será determinado pelo aumento de sua temperatura, o que irá aumentar o grau de agitação de suas moléculas e consequentemente aumentando a distancia média entre as mesmas.  

1. Introdução.

Na termodinâmica, dilatação térmica é a variação das dimensões de um material, causada pela mudança de temperatura.

Ao aquecer um material ou uma substância qualquer, ele sofrerá uma dilatação por conta de suas moléculas fazendo com que ele mude de tamanho ou espessura. Caso o mesmo seja resfriado, suas moléculas tende a diminuir e o objeto tende a contrair.

Na prática, a maior parte dos materiais e/ou substância, não tem o mesmo comportamento como foi citado acima, contudo podem existir alguns materiais que se comportam de maneira diferente, alguns dilatam mais e outros menos. De uma maneira geral, líquidos se dilatam mais do que sólidos, porque as moléculas do líquido ficam mais "soltas". Essa diferença entre as características moleculares das substâncias é que faz elas terem diferentes coeficientes de dilatação.

Em nosso dia a dia, podemos observar alguns acontecimentos causados pela “Dilatação térmica”: Ex: Ao se verificar a temperatura do corpo, como no caso o termômetro de mercúrio, em que acontece a dilatação do líquido, quando entra em contato com outro corpo, ele se dilata conforme a energia fornecida
Os fios que temos nos postes, caso fossem instalados totalmente esticados, quando fossem resfriados eles se romperiam, pois não teria mais como esticá-los.

Nos trilhos de trens, caso não tenha espaço para dilatação positiva, ele se desviaria.

2. Fundamentação Teórica.

“Quando falamos de: ‘Dilatação térmica”, percebemos que as dimensões dos objetos tendem a mudar com a temperatura. O objetivo da experiência é encontrar o coeficiente de dilatação térmica que se caracteriza pela variação no comprimento do corpo. Essa variação pode ser calculada a partir da seguinte equação matemática, veja

∆L = Lo.[pic 1].∆θ;

onde:

∆L = Variação de comprimento;

Lo = Comprimento inicial;

∆θ = Variação de temperatura;

[pic 2] = coeficiente de dilatação térmica,

3. Materiais Utilizados.

• Fogareiro;
• Relógio Comparador;
• Dilatômetro Linear;
• Balão Volumétrico;
• Dois Termômetros;

   

   

           

5. Descrição da Experiência

        .No inicio da experiência Mediu-se a temperatura ambiente no laboratório, a qual era igual à temperatura inicial (θo), dada em 28ºC.

Em seguida, mediu-se o comprimento da haste do dilatômetro sendo o comprimento inicial (lo) dado em 500 mm (Fig 4.3), e zerou-se o “relógio comparador” em contato com o mesmo.

Foi adicionado água no balão volumétrico e a água foi aquecida a uma temperatura elevada (Ponto de ebulição); O termômetro (θ1) foi fixado dentro do balão volumétrico (Fig. 4.4), para avaliação de aumento da temperatura da água resultando em 102ºC. O vapor passou pela mangueira e o tubo do dilatômetro a fim de aquecer a haste metálica na mesma temperatura afim de estabelecer o equilíbrio térmico.

Foi observado no relógio comparador o aumento da dilatação linear da haste. À medida que a temperatura da água aumentou e, conseqüentemente a da haste também, segundos depois a mesma se expandiu.

Assim que cessou o aumento do comprimento da haste, mediu-se na escala milimétrica do relógio comparador sua dilatação linear ([pic 3]) resultando 0,48mm e no termômetro a temperatura de equilíbrio térmico, resultando em 94ºC.

6. Dados obtidos e discussão dos resultados.

 Descobrir o coeficiente da dilatação térmica/linear e o tipo de material.