LAB01_FIS2

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Universidade Federal de Itajubá 
 IFQ 
 FIS313 – Turma 01 
 LABORATÓRIO 01 - PROPAGAÇÃO DE CALOR E DILATAÇÃO DOS 
 SÓLIDOS 
 Isabela Pereira de Godoy (2021011242) 
 Juliana Ferreira Chagas ( 2021013309 ) 
 14/04/2022 
 Universidade Federal de Itajubá 
 IFQ 
 FIS313 – Turma 01 
 LABORATÓRIO 01 - PROPAGAÇÃO DE CALOR E DILATAÇÃO DOS 
 SÓLIDOS 
 Relatório acadêmico apresentado à 
 Universidade Federal de Itajubá como 
 parte das exigências da disciplina 
 Física Experimental II, FIS313. 
 Isabela Pereira Godoy (2021011242) 
 Juliana Ferreira Chagas ( 2021013309 ) 
 14/04/2022 
 SUMÁRIO 
 1 INTRODUÇÃO …………………………………………………………………………….. 4 
 2 OBJETIVOS ……………………………………………………………………………….. 4 
 3 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL …………………………………………………… 4 
 3.1. Descrição dos Experimentos Realizados ………………………………………... 4 
 3.1.1. Arranjo 1 - Dilatação Térmica ………………………………………………. 4 
 3.1.2. Arranjo 2 - Propagação de Calor: condução térmica …………………….. 5 
 3.1.2.1. Dados Coletados ………………………………………………………. 6 
 3.2. Problemas de Execução …………………………………………………………... 7 
 4 CONCLUSÃO ……………………………………………………………………………... 7 
 REFERÊNCIAS ……………………………………………………………………………… 8 
 4 
 1. INTRODUÇÃO 
 Um dos fenômenos observados em sólidos é sua dilatação térmica. Ela ocorre 
 quando os sólidos são expostos a uma grande variação de temperatura o que 
 acarreta em uma alteração nas suas dimensões, sejam elas o comprimento, a área 
 ou seu volume. 
 Além disso, é possível observar a propagação de calor nesses materiais que 
 ocorre de maneira distinta conforme sua composição. Podendo ser uma mais 
 condutora e outra mais isolante. Essa transmissão de calor pode ocorrer nos sólidos 
 através da condução, que é quando há contato direto do material com a fonte de 
 calor. 
 2. OBJETIVOS 
 ● Analisar os mecanismos de propagação de calor em um material; 
 ● Determinar o coeficiente de expansão térmica linear de três diferentes materiais; 
 ● Demonstrar a dilatação superficial e volumétrica de um objeto com temperatura. 
 3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 Inicialmente foram propostas quatro montagens distintas para esse laboratório, 
 porém por falta de tempo e escassez de materiais foi somente possível realizar dois 
 desses experimentos que serão descritos abaixo. 
 3.1. Descrição dos Experimentos Realizados 
 3.1.1. Arranjo 1 - Dilatação Térmica 
 Através deste arranjo determina-se o coeficiente de dilatação térmica ( ) de um tubo α
 de alumínio. Nesse sentido, medimos com uma trena o comprimento inicial do tubo, 
 , e a temperatura ambiente, que foi considerada como sendo a 𝐿 
 0 
 = 16 , 50 𝑐𝑚 
 temperatura configurada no ar-condicionado da sala, . Com isso, foi Θ
 0 
= 2 3 ◦ 𝐶 
 5 
 montado o arranjo, com de água pré-aquecida no balão, com a escala do 200 𝑚𝑙 
 relógio comparador zerada e a lamparina acesa, após um tempo a água entrou em 
 ebulição a uma temperatura de . Sob esse prisma, aprendemos que Θ
 𝑒 
= 9 1 ◦ 𝐶 
 teoricamente a temperatura de ebulição da água é mas no experimento teve 10 0 ◦ 𝐶 
 uma diferença nessa temperatura e isso pode ocorrer devido a vários fatores 
 externos, como a diferença da pressão atmosférica em locais com diferentes 
 altitudes. Após o equilíbrio térmico, anotamos a temperatura final, . Θ
 𝑓 
= 9 1 , 5 ◦ 𝐶 
 Nota-se uma pequena variação já esperada após o equilíbrio térmico já que o vapor 
 percorreu o tubo e transferiu o calor. Em seguida, observou-se que de acordo com o 
 relógio comparador o comprimento final do tubo sofreu uma dilatação, ficando com 
 . 𝐿 
 𝑓 
 = 20 , 5 𝑐𝑚 
 Por fim, o coeficiente de dilatação térmica é dado pela substituição dos dados 
 encontrados na equação abaixo: 
∆ 𝐿 = α · 𝐿 
 0 
 · ( 𝑇 
 𝑓 
− 𝑇 
 𝑖 
)
( 0 , 205 − 0 , 165 )[ 𝑚 ] = α · 0 , 165 · ( 91 , 5 − 23 )[◦ 𝐶 ]
α = 0 , 00353 ≈ 0 , 00 3 ◦ 𝐶 − 1 
 3.1.2. Arranjo 2 - Propagação de Calor: condução térmica 
 Através do segundo arranjo comprova-se o teorema da propagação de calor por 
 condução térmica. Sob essa perspectiva, fixamos quatro palitos de fósforo à uma 
 haste horizontal com o auxílio de parafina e medimos a distância dos palitos até o 
 lado livre da haste, os dados estão na Tabela 1. Essa distância foi medida para que 
 tenhamos uma noção da transmissão de energia de partícula por partícula do 
 material em função do tempo. Em seguida ligamos o cronômetro assim que 
 posicionamos a lamparina acesa embaixo da ponta da haste livre. Os tempos que 
 levaram para os palitos caírem foram cronometrados e anotados na Tabela 1, vale 
 6 
 notar que para todas as hastes, a variação de tempo vai diminuindo e isso ocorre 
 pois quanto mais calor é transmitido, menor é o tempo necessário para o palito cair, 
 então no tempo dois a haste já estava mais quente que no tempo 1, por isso o palito 
 dois levou menos tempo que o palito um para cair e assim por diante. Ademais, a 
 haste que menos demorou para haver condução térmica foi a de cobre, como já 
 esperado já que a condutividade térmica do cobre ( é a maior entre 401 𝑊 / 𝑚 · 𝐶 ◦)
 os materiais e por isso é o melhor condutor. Por outro lado, a haste que mais 
 demorou foi a de alumínio, o que pode estar relacionado a um erro instrumental no 
 manuseamento do cronômetro já que a condutividade térmica do alumínio é superior 
 a do latão. 
 3.1.2.1. Dados Coletados 
 Tabela 1 - Tempo de queda dos palitos 
 Distâncias Palito 1 Palito 2 Palito 3 Palito 4 
 Medidas em 
 cm 
 9 , 60 ± 0 , 05 13 , 60 ± 0 , 05 17 , 60 ± 0 , 05 21 , 60 ± 0 , 05 
 Copo de prova Metálico #1 (Material: Cobre) 
 Procedimento (s) 𝑡 
 1 
 (s) 𝑡 
 2 
 (s) 𝑡 
 3 
 (s) 𝑡 
 4 
 4.1 65,54 94,23 156,65 213,97 
 Copo de prova Metálico #2 (Material: Alumínio) 
 Procedimento (s) 𝑡 
 1 
 (s) 𝑡 
 2 
 (s) 𝑡 
 3 
 (s) 𝑡 
 4 
 4.1 95,87 98,77 128,34 215,00 
 Copo de prova Metálico #3 (Material: Latão) 
 Procedimento (s) 𝑡 
 1 
 (s) 𝑡 
 2 
 (s) 𝑡 
 3 
 (s) 𝑡 
 4 
 4.1 78,88 126,12 230,74 391,22 
 7 
 3.2. Problemas de Execução 
 Nessa montagem houve um problema na execução do experimento, a barra 
 que estava sendo aquecida para ter seu comprimento final medido não estava 
 presa com firmeza em seu suporte. Sendo assim, o equipamento não foi capaz de 
 registrar a sua expansão linear e não foi possível coletar nenhum dado relevante 
 desse experimento. Já que só foi percebida a falha na montagem no final do 
 tempo disponível para realização do experimento. Outrossim, houve um atraso no 
 acionamento do cronômetro durante a contagem de tempo do alumínio no arranjo 
 2 que só foi percebida durante a análise dos dados ao elaborar este relatório. 
 4. CONCLUSÃO 
 Com este experimento concluímos que um material pode dilatar-se sobre a ação da 
 temperatura e os materiais têm suas próprias características, em outras palavras, 
 diferentes materiais podem dilatar-se mais em menos tempo ou vice-versa, além de 
 ter objetos que precisam de um menor ou maior coeficiente térmico para dilatar-se. 
 Também comprovamos a condutividade térmica do alumínio, latão e cobre, 
 chegando a conclusão de que o cobre é o melhor condutor. 
 8 
 REFERÊNCIASUniversidade Federal de Itajubá Instituto de Física & Química FIS313 - Física 
 Experimental II Experiência 3. Propagação de Calor e Dilatação de sólidos. 
 moodle.unifei, 2016. Acesso em 10 de Abril de 2022.