Relatório Dilatação Linear

RELATÓRIO EXPERIMENTAL

DILATAÇÃO LINEAR DE SÓLIDOS

SÃO PAULO - SP

2015

RELATÓRIO EXPERIMENTAL

DILATAÇÃO LINEAR DE SÓLIDOS

SÃO PAULO - SP

2015

SUMÁRIO

1.        Objetivo        

2.        Material        

3.        Procedimento Experimental        

4.        Resultados e Análises        

5.        Conclusão        

6.        Referências Bibliográficas        

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1. Objetivo

Reconhecer a ocorrência de dilatação do material após este ser submetido a aquecimento, ou seja, verificar experimentalmente a lei de dilatação dos sólidos; e determinar o coeficiente de dilatação linear e o erro percentual do experimento para cada material.

1. Material

Os materiais utilizados no experimento foram os seguintes:

• Barras metálicas (alumínio e cobre), a qual serão submetidas ao aquecimento para sofrer a dilatação;
• Água, que será esquentada até atingir a temperatura de evaporação, afim de transferir calor para a barra metálica;
• Termômetro digital, para registrar a temperatura que ocorreu a dilatação;
• Relógio comparador, para registrar a variação do comprimento da barra;
• Bico de bunsen, para efetuar o aquecimento da água;
• Balão de erlenmeyer, recipiente da água.

1. Procedimento Experimental

Inicialmente ajustou-se o comprimento da barra para zerar o relógio comparador, posto isso, mediu-se a temperatura inicial da barra.

Em seguida, ascendeu-se o bico de bunsen para aquecer a água e após alguns minutos aguardou-se a água atingir a temperatura de ebulição para que o vapor começasse a passar pela barra.

Com o vapor passando pela barra já se iniciou o processo de dilatação, pois a mesma já estava sendo aquecida. Esperou-se estabelecer um equilíbrio térmico para que o relógio comparador parasse de variar; e logo após, realizou-se a leitura da variação do comprimento da barra e mediu-se também a temperatura final dela.

A partir daí, construiu-se um gráfico com a variação do comprimento da barra em função do comprimento inicial da mesma; foi determinado o coeficiente de dilatação linear de cada uma das barras e por fim calculou-se o erro percentual de cada barra.

1. Resultados e Análises

A partir da realização deste experimento, observa-se os seguintes resultados: um corpo sólido, submetido à ação do calor, apresenta alterações em suas dimensões à medida que sua temperatura varia, isto é, ocorre, portanto, a dilação linear do material.

Verifica-se que as barras alteraram suas dimensões iniciais conforme o aumento da temperatura (tabela 1 e 2).

Com as tabelas 1 e 2 pode-se notar que as barras metálicas, mesmo quando submetidas a uma mesma variação de temperatura, dilatam-se de maneiras distintas, pois o fator que determina o quanto uma barra pode expandir ou contrair seu tamanho é o coeficiente de dilatação linear, o qual é específico de cada material.

Portanto para cada material foi determinado o coeficiente de dilatação que melhor descrevia o fenômeno. Tais coeficientes foram demonstrados nas tabelas 1 e 2          (αAlExp (ºC-1)).

Nas tabelas 1 e 2 também são representados os erros percentuais (E%) de cada material, que se devem ao fato das barras metálicas não serem 100% puras, isto é, não são constituídas, em sua totalidade, por um único material ou substância. Estas são constituídas por meio de ligas formadas entre outros tipos de metais. Por isso, se dá essa diferença de valor.

Alumínio	αAl (x10-6K-1)	23
Lo (mm)	Ti (ºC)	Tf (ºC)	ΔT (ºC)	ΔL (mm)	αAlExp (ºC-1)	E(%)	ΔLTeo (mm)
300	26	90	64	0,42	21,88	4,89	0,44
400	26	90	64	0,63	24,61	7,00	0,59
500	24	90	66	0,80	24,24	5,40	0,76

[pic 1]

Cobre	αCu (x10-6K-1)	16
Lo (mm)	Ti (ºC)	Tf (ºC)	ΔT (ºC)	ΔL (mm)	αCuExp (ºC-1)	E(%)	ΔLTeo (mm)
300	26	93	67	0,40	19,90	24,38	0,32
400	25,5	92,5	67	0,43	16,04	0,28	0,43
500	25,6	87	61,4	0,58	18,89	18,08	0,49

[pic 2]

No gráfico 1 é demonstrado a variação do comprimento de cada barra em função do comprimento inicial das mesmas. Porém, é possível que possa ter ocorrido uma falha nas disposições das barras no laboratório, pode ser que tenha ocorrido uma troca entre uma barra de cobre por uma barra de alumínio, pois a variação do comprimento, da barra de cobre de comprimento inicial de 300mm está muito similar à variação do comprimento da barra de alumínio de mesmo comprimento inicial (veja nas tabelas 1 e 2), além de que, no gráfico 1 o valor de R-quadrado deveria estar bem próximo à 1, algo que não se percebe na equação da barra de cobre. Portanto, atribuindo esse valor da variação da barra de cobre de (300mm) para barra de alumínio de (300mm) e eliminando-o da barra de cobre, obtém-se o gráfico 2, que seria o mais coerente.