Relatório 5 - Dilatação Termica

UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS

INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

ALUNO: PAULO VICTOR RODRIGUES GOMES

PROFESSORA: DANIELA MENEGON

DILATAÇÃO TÉRMICA

MANAUS - AM, Janeiro de 2017

SUMÁRIO

1.        RESUMO        3

2.        INTRODUÇÃO        3

3.        FUNDAMENTAÇÃO TEORICA        4

4.        OBJETIVO        4

5.        MATERIAIS        5

6.        PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL        5

7.        RESULTADO E DISCUSSÃO        5

8.        QUESTIONÁRIO        7

9.        CONCLUSÃO        9

10.   REFERÊNCIAS        9

1. RESUMO

O experimento é referente a dilatação térmica de metais, tais como, o cobre, ferro e aço. São medidas as temperaturas iniciais e finais da água usada para aquecer o sistema e provoca dilatação desejada que é medida pelo dilatômetro dado em milímetros.

1. INTRODUÇÃO

Quando se fornece calor a um corpo, alem do aumento da temperatura, ou junto com ela, observa-se também a dilatação do mesmo. Uma maior ou menor dilatação dependerá de fatores como dimensão inicial do corpo, material que é feito, variação de temperatura dentre outros.

Nesta pratica o interesse esta na relação linear entre variação do tamanho do objeto e a variação de temperatura e podemos obter essa relação utilizando do conceito de coeficiente de dilatação linear.

1. FUNDAMENTAÇÃO TEORICA

Um exemplo de dilatação térmica está na ascensão da coluna de mercúrio num termômetro, a alteração de um corpo produzida por uma variação de temperatura.

A dilatação corresponde a um aumento do espaçamento interatômico médio. Assim, num corpo sólido, se dois de seus pontos estão inicialmente a distancia L0, a variação ΔL dessa distancia é proporcional a L0. Para uma variação de temperatura ΔT suficiente pequena, é também proporcional a ΔT. 4 Logo, onde a constante de proporcionalidade α chama-se coeficiente de dilatação linear, grandeza essa que relaciona a variação da dimensão com a variação de temperatura e é definida como:

Equação 1: ΔL = LαΔT.

1. OBJETIVO

Determinar o coeficiente de dilatação térmica.

1. MATERIAIS

• 1 Ebulidor
• 1 Extensômetro
• 1 Termômetro
• Tubos metálicos: Aço, Cobre e Latão.

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Inicialmente a montagem foi examinada. Em uma das extremidades fixa e outra móvel o tubo é montado, e são acoplados  um extensômetro. Uma corrente de vapor d`água passa pelo tubo, e este sofre uma dilatação que é registrada pelo extensômetro, em centésimo de milésimos.

Foi anotada a temperatura inicial do tubo, que se encontra em equilíbrio com o ambiente. As temperaturas dos tubos de latão, aço e cobre anotadas foram de 25 °C.

Em seguida, o comprimento dos tubos utilizados no experimento foram medidos e anotados. Os comprimentos de latão, aço e cobre foram, respectivamente: 500, 500 e 499 milímetros.

O extensômetro foi ajustado para poder serem feitas as leituras das dilatações dos tubos.

Para que ocorra a dilatação nos tubos é necessária uma fonte de calor que forneça energia ao sistema, este, no caso, seria o ebulidor que é ligado para que faça com que a temperatura do seu sistema atinja a temperatura de aproximadamente 100 °C onde fará com que a água entre em ebulição e forneça a energia para que ocorra a dilatação do material e esse evento seja mensurado pelo extensômetro que ira fornecer a variação do comprimento do material (ΔL). Para o latão a ΔL foi de 0,71 milímetros; Para o aço a ΔL foi de 0,14 milímetros  e para o cobre a ΔL foi de 0,29 milímetros.

1. RESULTADO E DISCUSSÃO

Durante o experimento foram realizados procedimentos utilizando a variação da temperatura de um sistema para que essa energia fosse transferida através de tubos metálicos de materiais como o latão, aço e cobre para que ocorra uma variação no comprimento dos mesmos. Através dessa variação junto com os dados conhecidos inicialmente seria possível calcular o coeficiente de dilatação linear do material que já esta tabelado para efeito de comparação e observar a eficácia do procedimento levando em consideração os erros envolvidos durante a pratica, alem de ver a teoria aprendida em sala de aula aplicada no laboratório.

Para o calculo do coeficiente da dilatação linear foi utilizada a equação 1, mostrada a seguir:

  equação 1.[pic 1]

α = coeficiente de dilatação térmica linear;

ΔL = variação do comprimento do tubo;

ΔT = variação da temperatura;

L0 = comprimento inicial do tubo;

Dados do tubo de Latão:

  = 1,95 x 10-5 °C-1[pic 2]

α = 1,95 x 10-5 °C-1;

ΔL = 0,71 mm;

ΔT = (98 - 25) = 73 °C;

L0 = 500 mm;

Dados do tubo de Aço:

  = 0,38 x 10-5 °C-1[pic 3]

α = 0,38 x 10-5 °C-1;

ΔL = 0,14 mm;

ΔT = (98 - 25) = 73 °C;

L0 = 500 mm;

Dados do tubo de Cobre: