Relatório Do Experimento De Dilatação Linear

FÍSICA BÁSICA EXPERIMENTAL

RELATÓRIO DO EXPERIMENTO DE DILATAÇÃO LINEAR

AMANDA LEMOS DA SILVA

PELOTAS, 03 DE ABRIL DE 2023

Introdução

        Dilatação térmica é o acréscimo no tamanho dos corpos decorrente de um aumento de agitação térmica das moléculas. Com o aumento da temperatura, as moléculas passam a mover-se com amplitudes maiores, dessa forma, ocupam um espaço maior. Existem basicamente três classificações para a dilatação térmica:

• Dilatação térmica linear;
• Dilatação térmica superficial;
• Dilatação térmica volumétrica.

        Neste experimento iremos falar um pouco sobre a dilatação térmica linear que é o aumento de volume que acontece em apenas uma dimensão, no seu comprimento. É um processo exclusivo dos materiais sólidos submetidos a aquecimento térmico e pode ser calculada através da seguinte fórmula:

[pic 1]

Onde:

 = Variação do comprimento[pic 2]

 = Comprimento inicial[pic 3]

= Coeficiente de dilatação linear[pic 4]

 = Variação de temperatura[pic 5]

        O aumento da dimensão de um corpo é proporcional ao aumento da sua temperatura, ou seja, quanto maior a temperatura, maior a dilatação.

        Além disso, a dilatação depende também do tipo de material de que o corpo é feito, motivo pelo qual é muito importante considerar os respectivos coeficiente.

        A tendência dos materiais para aumentar de volume são indicadas pelos coeficientes. Abaixo temos uma tabela onde podemos descobrir qual o material que mais se dilata em exposição ao calor:

Substância	Coeficiente de dilatação linear [pic 6]
Aço	[pic 7]
Alumínio	[pic 8]
Cobre	[pic 9]
Concreto	[pic 10]
Chumbo	[pic 11]
Ferro	[pic 12]
Vidro comum	[pic 13]
Vidro Pyrex	[pic 14]

        Pela tabela podemos verificar o valor de alguns coeficientes de dilatação para alguns materiais e compará-los. Observamos que o valor do coeficiente para o vidro pyrex é, aproximadamente, três vezes menor do que o vidro comum, por isso ele suporta maiores variações de temperatura e não trinca tão facilmente como o vidro comum.

        Objetivo

                O estudo experimental sobre a dilatação linear tem como objetivo:

• Compreender o fenômeno da dilatação linear (DL);
• Verificar a variação no comprimento de uma barra metálica em função do comprimento inicial e da variação da temperatura;
• Determinar o coeficiente de dilatação linear de uma barra metálica.

Materiais utilizados

• Dilatômetro com medidor de dilatação;
• Corpo de prova (latão);
• Corpo de prova (cobre);
• Corpo de prova indeterminado (corpo X);
• Medidor de temperatura (termopar e termômetro);
• Calorímetro;
• Conexões de entrada e saída de vapor.

Metodologia

        Iniciamos nossas medidas utilizando o corpo de prova de cobre, que suas principais características são: elevada condutividade elétrica e térmica, resistência a corrosão, elevada resistência mecânica e resistência a fadiga. Determinados o comprimento  do corpo de prova, anotamos a temperatura inicial do corpo de prova , ligamos a fonte de calor e aguardamos para que o corpo de prova atingisse a temperatura máxima (sem variações de temperatura).[pic 15][pic 16]

        Feito isso, refizemos as medidas para o segundo corpo de prova (corpo x), e também para o terceiro corpo de prova, o de latão, que é o nome genérico das ligas cujos principais constituintes são cobre e zinco (com uma menor proporção de zinco).

Resultados

        Através do experimento obtivemos os seguintes resultados:

• Corpo de prova 1 (cobre):

 [pic 17]

 [pic 18]

= Coeficiente de dilatação linear[pic 19]

 [pic 20]

• Corpo de prova 2 (corpo X):

[pic 21]

 [pic 22]

= Coeficiente de dilatação linear[pic 23]

 [pic 24]

• Corpo de prova 3 (latão):
• [pic 25]
• [pic 26]
• = Coeficiente de dilatação linear[pic 27]
•  [pic 28]

1. Demonstre que a equação  pode ser descrita na forma: .[pic 29][pic 30]

[pic 31]

[pic 32]

[pic 33]

[pic 34]

1. Explique cada termo da equação que foi obtida acima.

[pic 35]