DETERMINAÇÃO EXPERIMENTAL DO COEFICIENTE DE DILATAÇÃO LINEAR DE UM MATERIAL - A Partir De L¬0

DETERMINAÇÃO EXPERIMENTAL DO COEFICIENTE DE DILATAÇÃO LINEAR DE UM MATERIAL – a partir de L¬0.

Resumo:

A atividade experimental realizada teve como foco a determinação do coeficiente de dilatação linear de materiais a partir de L0, verificando a variação de área e de temperatura dos materiais após serem aquecidos e assim, a partir da fundamentação teórica, foi encontrado o coeficiente de dilatação linear dos materiais utilizados.

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.

È bom ressaltar que estamos interessados apenas na relação linear entre a variação do tamanho do objeto e a variação de temperatura e podemos obter essa relação utilizando do conceito de coeficiente de dilatação linear, que será citado posteriormente na fundamentação teórica.

Fundamento teórico:

A ascensão da coluna de mercúrio num termômetro exemplifica o fenômeno da dilatação térmica, 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 ∆L dessa distância é proporcional a L0. Para uma variação de temperatura ∆T suficientemente pequena, é também proporcional a ∆t. 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:[1]

Equação 1.1

Fazendo assim, dessa formulação física, a fundamentação da atividade experimental seguinte.

Procedimento Experimental e Equipamento:

- Dilatômetro linear de precisão;

- Fonte térmica (bico de Bunsen ou lamparina);

- Uma pinça de 70 mm com mufa;

- Uma rolha com furação longitudinal;

- Balão Volumétrico de 300 ml com 50 ml de água (se possível, previamente aquecida);

- 2 Termômetros -10 a +100 °C;

- 1 corpo de prova de Ferro;

- 1 corpo de prova de Cobre

- Um conjunto conector simples;

- Duas rolhas com furação em T.

Figura 1: Procedimento Experimental Montado [2]

Observe que o relógio comparador possui um anel recartilhado ao seu redor, gire-o levemente para a esquerda e para a direita, constatando que a escala externa acompanha estes movimentos e que cada traço da mesma equivale a 0,01 mm.

Pressionando levemente com o dedo, a ponteira do relógio comparador, verifique que o ponteiro grande se desloca rapidamente e, para cada volta que ele executar, o ponteiro menor se deslocará de um dígito ( cada divisão nesta escala menor equivale a um milímetro), isto é, se o ponteiro pequeno estiver entre os dígitos 1 e 2 e o ponteiro grande estiver marcando o segundo traço após o 20 leremos uma variação de 1,22 mm.

Solte o manípulo do alinhador e coloque o corpo de prova de Ferro, neste momento não deixe encostar no relógio comparador.

Fixe o balão volumétrico à pinça com mufa, coloque os 50 ml de água no seu interior e faça conforme a figura 1.

Introduza os termômetros e verifique se as passagens não estão obstruídas.

Com cuidado, avance o corpo de prova até tocar na ponteira do relógio comparador, forçando uma pequena leitura inicial.

Alinhe o corpo de prova corretamente e aperte o manípulo existente no topo do alinhador. Esta operação, por mais cuidado que se tome, acarretará (e deve acarretar) um pequeno deslocamento do ponteiro no relógio comparador, garantindo que o extremo livre da haste está tocando no medidor.

Acerte o “zero” da escala maior girando o anel recartilhado do relógio comparador. [3]

Faça o mesmo procedimento utilizando o Cobre como corpo de prova. [3]

Resultados:

Material Comprimento