Expansão Térmica

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UNIVERSIDADE DO SUL DE SANTA CATARINA - UNISUL

ATALIBA

CLEUSA GUGINSKI

EMERSON SENNA

FABIANO A. DA SILVA

GABRIEL
VALSEU VANGER DA SILVA JUNIOR 

EXPANSÃO TÉRMICA

DILATACÃO LINEAR DOS SÓLIDOS

Palhoça, 2013

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ATALIBA

CLEUSA GUGINSKI

EMERSON SENNA

FABIANO

GABRIEL
VALSEU VANGER DA SILVA JUNIOR 

EXPANSÃO TÉRMICA

DILATACÃO LINEAR DOS SÓLIDOS

Relatório referente à dilatação linear dos sólidos, conteúdo da disciplina de Física do curso de Engenharia Elétrica.                          

                            Profª Paola Egert Ortiz

Palhoça, 2013

Sumário

1        Introdução        

2        Expansão térmica        

3        Experimento DILATAÇÃO LInEAR DOS SÓLIDOS        

3.1        Resultados obtidos        

4        conclusão        

ReferÊncias        

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1. Introdução

        Este trabalho tem por objetivo analisar e demonstrar a dilatação linear dos sólidos latão e cobre conforme dados adquiridos no ensaio.

Através dos dados coletados pretende-se discutir a analisar as seguintes questões: apresentar, para os dois materiais, graficamente, o comportamento da variação de comprimento ΔL em função da quantidade (L0. ΔT). Discutir sobre estes resultados; explicar como podemos, a partir dos gráficos, determinar o coeficiente de dilatação linear destes materiais. Após determinado estes valores, compá-los com os valores tabelados.

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1. Expansão térmica

A maioria dos sólidos e dos líquidos se expande ao ser aquecido. Um gás se puder, também se expande no aquecimento ou aumenta de pressão se for aquecido a volume constante. Esta expansão pode ser utilizada como uma propriedade termométrica em medidas de temperatura, como por exemplo, temos a expansão do mercúrio em termômetros.

Se a temperatura de uma barra metálica, de comprimento L aumenta de uma quantidade ΔT, o seu comprimento aumenta a uma quantidade:

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Onde α = coeficiente de expansão linear (depende do material e da faixa de T)

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Unidades em K-1 ou (°C)-1

• Para variações de T não muito grandes (menos que 100°C), ΔL é diretamente proporcional a ΔT;
• O coeficiente de dilatação de um corpo pode depender da temperatura. Os valores apresentados em tabelas são os valores normalmente encontrados a temperaturas próximas do ambiente. A figura abaixo mostra como o coeficiente de dilatação do cobre varia com a temperatura.

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• Quando duas barras feitas com o mesmo material sofrem a mesma variação de temperatura, porém uma possui o dobo do comprimento da outra, então a variação do comprimento também é duas vezes maior;
• Alguns materiais como a madeira e o cristal, se dilatam de modo diferente, em diferentes direções. Porém não levaremos este fato em consideração.
• Um aspecto importante a ser observado é que os coeficientes de dilatação são muito pequenos, tipicamente da ordem de 10-5°C-1. Isso significa que, para um aumento de temperatura de 1°C, uma barra de 1m terá um aumento de comprimento da ordem de 10µm.

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1. Experimento DILATAÇÃO LInEAR DOS SÓLIDOS

Um experimento será realizado com o objetivo de se determinar o coeficiente de dilatação linear de corpos de prova tubulares de diferentes metais, utilizando um dilatômetro linear. O aparato experimental utilizado é mostrado na figura abaixo, onde diferentes barras metálicas de cobre e latão foram ensaiadas. Estas, após aquecimento através de uma massa de água (no estado vapor) que atravessava internamente o material, sofreram um aumento de comprimento detectado no relógio comparador. Os dados de temperatura e variação de comprimento foram monitorados e são apresentados na tabela abaixo.

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Figura 1 - experimento de dilatação

Tabela 1 - tabela de dados

	L0 (mm)	T0 (°C)	Temperatura de entrada e saída	Tmedio (°C)	ΔT(°C)	ΔL(mm)	L0 .ΔT(mm.°C)
Te (°C)	Ts (°C)
cobre	500,0	23,8	93,6	93,4			0,600
400,0	23,6	94,5	93,3			0,450
350,0	23,7	93,7	94,1			0,384
300,0	23,5	93,3	93,6			0,318
latão	500,0	23,6	93,5	93,0			0,650
400,0	23,8	94,1	94,3			0,511
350,0	23,7	93,6	89,0			0,440
300,0	23,4	93,3	94,0			0,383

A partir dos dados coletados através do exprimento, pretende-se responder as seguintes questões:

1. Apresentar, para os dois materiais, graficamente, o comportamento da variação de comprimento ΔL em função da quantidade (L0. ΔT). Discutir sobre estes resultados.
2. Explicar como podemos, a partir dos gráficos, determinar o coeficiente de dilatação linear destes materiais. Após determinado estes valores, compá-los com os valores tabelados.

1. Resultados obtidos

Através dos dados coletados noexperimento é possível determinar a Tmedio, ΔT e L0 .ΔT. Os resultados obtidos podem ser vistos na tabea 2 abaixo.

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