Temperaturas

Quando os corpos são submetidos a uma variação de temperatura eles dilatam, ou seja, eles sofrem aumento ou diminuição nas suas dimensões. Vale deixar bem claro que essa variação é bem pequena, e que muitas vezes ela não é perceptível a olho nu, necessitando assim de equipamentos, com o microscópio, para poder visualizar.

Os corpos dilatam quando sofrem aumento na sua temperatura. Sabe-se que quando ocorre a variação da temperatura do corpo os átomos que o constituem se agitam mais, com isso a distância média entre eles é aumentada, assim sendo, o corpo ganha novas dimensões, ou seja, ele se dilata. De uma forma geral todos os corpos dilatam após serem aquecidos e se contraem após terem sua temperatura reduzida. A dilatação linear é aquela que ocorre variação em apenas uma dimensão, ou seja, o comprimento do material. Assim, quando uma barra de metal de comprimento Li à temperatura ti, é aquecida até uma determinada temperatura tf. O que se percebe é que a barra, após o aquecimento, não tem mais o mesmo comprimento, ou seja, ela sofreu uma variação na sua dimensão, no seu comprimento, ela dilatou, como mostra a ilustração abaixo:

Onde ∆L = Lf – Li é a variação do comprimento, ou seja, a dilatação linear da barra. E ∆t = tf – ti é a variação da temperatura da barra. Experimentalmente verifica-se que:

- o comprimento inicial (Li) é proporcional à temperatura inicial (ti);

- o comprimento final (Lf) é proporcional à temperatura final (tf); - a dilatação linear depende do material que constitui a barra.

Mediante a essas constatações foi determinada a seguinte equação para dilatação linear dos corpos: ∆L = Liα ∆t, onde α é denominada de coeficiente de dilatação linear, é uma constante característica do material que constitui o corpo. Por exemplo, para o alumínio temos que α = 0,000023 por °C (ou °C-1), isso quer dizer que o alumínio dilata 23 milionésimos de seu comprimento a cada 1°C de variação na sua temperatura, ou seja, uma dilatação muito pequena e que possivelmente só pode ser vista em microscópio. [1]

Por exemplo, uma barra que possua L0 = 100 cm e sofra uma variação de temperatura da ordem de 100ºC, e que seja feita de um material de = 1,2×10-5 , sofrerá uma variação de comprimento de:

Para o exemplo acima omitimos a unidade para o coeficiente de dilatação linear

, onde . (), encontrando sua unidade temos:

Podemos definir uma fórmula que é conseqüência direta de Lembramos que , assim:

representado abaixo na figura 01 [2]

A equação acima é uma função do 1º grau que terá um termo geral como o

Figura 01: Gráfico de representação da dilatação linear. Fonte: http://www.infoescola.com/fisica/dilatacao-linear/

OBJETIVO Determinar o coeficiente de dilatação linear do cobre, alumínio e latão.

Ao aumentar a temperatura de um corpo estamos aumentando o grau de agitação das moléculas que o constitui e fazendo com que elas fiquem mais afastadas. Analogamente, quando ocorre o esfriamento há uma contração delas. Este fenômeno estudado para a realização da prática é chamado de dilatação térmica. É importante salientar que cada material possui características que determinam o quão grande ou pequena será sua dilatação, chamado de coeficiente de dilatação, medido em Cº^-1.

Para a determinação do coeficiente de dilatação de um material é necessário o uso de um aparelho chamado dilatômetro. (Um ponto importante sobre o dilatômetro: deve-se usar um tubo oco para a análise do material). Este dispositivo consiste basicamente de uma base, duas hastes as quais o material analisado ficará suspenso e uma outra haste para a sustentação do relógio comparador que se localiza na extremidade do tubo. Abaixo segue a ilustração do aparelho.

Figura 1 – O dilatômetro.

O processo para a determinação do coeficiente é bem simples e rápido. O tubo feito pela substância de coeficiente de dilatação desconhecido é aquecido pelo