Relatório Dilatação Térmica

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  TÍTULO

Dilatação Térmica

OBJETIVOS

• Reconhecer a ocorrência de dilatação do material após este ser submetido a aquecimento;
• Determinar o coeficiente de dilatação linear (α);

INTRODUÇÃO

Quando se aquece um corpo, aumenta-se sua energia térmica, aumentando o estado de agitação das moléculas que o compõem. Estas moléculas precisam de mais espaço e acabam se afastando uma das outras aumentando o volume do corpo. Este fenômeno é conhecido como dilatação térmica. A dilatação térmica ocorre não só quando um corpo é aquecido, mas também quando é resfriado.

A dilatação térmica pode, então, ocorrer quando há um aumento no volume de um corpo que sofre variação na sua temperatura ou, quando há uma diminuição no volume de um corpo também ocorrida por ter sido submetido a uma variação de temperatura.

A dilatação térmica não ocorre somente nos corpos sólidos, mas nos líquidos e gasosos também. Nos corpos sólidos a dilatação ocorre em todas as direções, mas, esta dilatação pode ser predominante em apenas uma direção ou em duas. Sendo assim a dilatação térmica dos sólidos pode ser divida em:

Dilatação linear: a dilatação térmica linear, ou simplesmente dilatação linear, ocorre em corpos em que o comprimento é a dimensão mais importante, como por exemplo, em cabos e vigas metálicas. Por esse motivo, quando sujeitos a variações de temperatura, corpos com esse formato sofrerão, principalmente, variações no comprimento. Essas variações estão diretamente relacionadas a três fatores:

• O comprimento inicial do objeto (representada por L0);
• O material de que ele é feito (representado por α);
• A variação de temperatura sofrida por ele (representada por ΔT).

A partir desses três fatores, pode-se chegar a uma equação matemática que mostra como determinar a alteração de comprimento sofrida por um corpo devido a variações de temperatura, em que ΔL representa precisamente a alteração de comprimento: ΔL = Lo α ΔT.

Os outros dois tipos de dilatação são as Dilatações Superficial e Volumétrica: as dilatações superficial e volumétrica são aquelas em que prevalecem, respectivamente, variações de área e de volume. Os fatores que influenciam a dilatação térmica nesses casos são os mesmos da dilatação linear, ou seja: a dimensão inicial do material e a variação de temperatura.

Assim, as equações que determinam essas dilatações são muito semelhantes à equação da dilatação linear. As constantes β e γ são os respectivos coeficientes de dilatação superficial e volumétrica.

A fórmula para a dilatação superficial é: ΔA = Ao β ΔT. E para a dilatação volumétrica é: ΔV = Vo γ ΔT.

MATERIAIS 

• Termômetro;
• Cilindro de Cobre;
• Água Fervendo;
• Sistema para aquecer a água;
• Mangueira;
• Régua;

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1. Verifique os valores das temperaturas iniciais dos dois termômetros;
2. Verifique o comprimento do cilindro de cobre;
3. Após alguns minutos verificar: a temperatura final dos termômetros, a variação de comprimento do cilindro e o coeficiente de dilatação linear do cilindro de cobre;

RESULTADOS E DISCUSSÕES        

1. A temperatura inicial do primeiro termômetro (T1) foi de 25oC e a do segundo termômetro (T2) foi de 25oC.
2. O comprimento (Lo) do cilindro foi de 64 cm, e seu comprimento final (L) após o experimento foi de 44 cm.
3. Após aquecer a barra por alguns minutos, a temperatura final do primeiro termômetro (T1) foi de 40oC, e a do segundo termômetro foi de 23 oC. O cilindro de cobre sofreu uma dilatação de 20 cm, e o coeficiente de dilatação linear do cobre (α) é 17.10-6 ºC-1.

 

CONCLUSÕES

Através do experimento realizado, foi possível notar que substâncias diferentes dilatam-se com diferentes taxas, ou seja, possuem diferentes coeficientes de dilatação linear.