Relatorio-1

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Experimento de dilatação térmica dos sólidos
Docente: Dr. MANASSES ALMEIDA GOMES
Discentes: Christian Silva
Davi Guimaraes
Eder Brito
Luíz Carlos
Rodrigo Santos
Disciplina: Física Experimental 2
Cruz das Almas/2022
Introdução
O relato a seguir refere-se a uma descrição de um experimento realizado em uma aula de física experimental. Estes referem-se ao estudo da expansão térmica, que inclui o aumento de volume devido à absorção de calor por um sólido. Isso resulta em um aumento da temperatura, o que resulta em um maior grau de agitação das partículas, que se afastam umas das outras, resultando em um aumento no valor medido do objeto analisado.
Existem basicamente três tipos de expansão térmica:
• A dilatação volumétrica: refere-se à variação de volume, portanto, analisam-se três dimensões. São exemplos a dilatação de um líquido ou de um gás.
• A dilatação superficial: neste tipo de dilatação analisam-se duas dimensões, pois a variação ocorre na superfície, ou seja, na área de determinado material. A variação simultânea da largura e do comprimento de uma chapa de aço é um exemplo de dilatação superficial. 
• A dilatação linear: aplica-se apenas a corpos em estado sólido, nos quais há variação considerável e unidimensional de comprimento. Durante os experimentos descritos no decorrer deste relatório utilizamos os conceitos deste tipo de dilatação térmica.
A dilatação linear é um dos tipos mais comuns de dilatação térmica. Ela se d´a somente em uma dimensão. Porém, todos os corpos são tridimensionais, por menores que sejam suas dimensões. Em consequência disso, a dilatação linear ´e apenas teórica. Na realidade a variação ocorre em três dimensões, mas só e possível medir a variação de uma dimensão, que se d´a de forma mais considerável que as demais. Todos os materiais dilatam-se de maneiras diferentes, devido a sua composição química. Assim, cada material possui um coeficiente de dilatação linear.
A dilatação linear ∆L é dada por: ∆L = αL₀∆t onde ΔL - variação do comprimento (m), L₀ - comprimento inicial (m), ΔT - variação de temperatura (K ou ºC). Desta forma é possível encontrar o coeficiente de dilatação linear α: α = ∆L / L₀∆t na qual, L₀ é o comprimento, ∆L, é a variação do comprimento, ∆t corresponde a variação de temperatura e α é o coeficiente de dilatação linear. O fenômeno da dilatação térmica pode ser observado em diversas situações cotidianas, pois a maioria dos materiais que nos cercam sofrem dilatação térmica constantemente. Um exemplo são as calçadas e as lajes, que se dilatam quando a temperatura aumenta, e se contraem com a diminuição da temperatura. Durante esse processo de dilatação e contração, podem ocorrer fissuras nas estruturas em questão.
Objetivos
1. Determinar o coeficiente de dilatação linear de uma barra metálica; 
2. Relacionar a variação de comprimento sofrida por uma barra em função da variação de temperatura experimentada pela mesma; 
3. Relacionar a variação do comprimento sofrida por uma barra em função do comprimento inicial da mesma.
	Matérias Utilizados
1 Régua milimetrada de 90mm da marca “CIDEP”
1 Tripé para aquecimento de 50 cm de comprimento da marca “CIDEP” com medido de pressão da marca “DIGIMESS”
1 Barra de alumínio
1 Barra de latão
1 Barra de aço
1 Fonte térmica (lamparina)
1 Termômetro digital(incterm)
Processo Experimental
Demos inicio ao nosso experimento posicionando o Esquema do aparato experimental utilizado no experimento de dilatação térmica linear, selecionamos três barras de diferentes composições, sendo elas de aço, alumínio , e latão 
Seguindo nosso experimento, acendemos duas lamparinas e alocamos em baixo da do recipiente com água do aparato experimental, em seguida posicionamos a barra de latão no aparato, com o auxilio da escala do aparato, ajustamos a marca de 50 cm e comprimimos o ajuste da barra transversal, e selecionamos a ponta da barra para coleta de dados, colocamos o ponteiro de dilatação na marca do zero, e assim que a barra iniciou a sua dilatação, com a ajuda de um termômetro digital, anotamos a sua temperatura ambiente e com o decorrer do tempo avaliamos a sua temperatura a passar pelas marcas graduadas do ponteiro de dilatação, registramos a sua temperaturas nas seguintes marcas=(10,20,30,40,50)mm
Seguindo nosso experimento retiramos com a ajuda de folhas de papel toalha a barra de latão aquecida e a substituímos pela de aço, ajustamos a marca de 50 cm e comprimimos o ajuste da barra transversal ,novamente usamos a ponta da barra para coleta de dados da temperatura, colocamos o ponteiro de dilatação na marca zero, e com a ajuda de um termômetro digital, anotamos a sua temperatura ambiente e com o decorrer do tempo avaliamos a sua temperatura a passar pelas marcas graduadas do ponteiro de dilatação, registramos a sua temperaturas nas seguintes marcas=(10,20,30,40,50)mm
Prosseguindo com o experimento com a ajuda de folhas de papel toalha a barra de aço aquecida e a substituímos pela de cobre, ajustamos a marca de 50 cm e comprimimos o ajuste da barra transversal, novamente usamos a ponta da barra para coleta de dados da temperatura, colocamos o ponteiro de dilatação na marca zero, e com a ajuda de um termômetro digital, anotamos a sua temperatura ambiente e com o decorrer do tempo avaliamos a sua temperatura a passar pelas marcas graduadas do ponteiro de dilatação, registramos a sua temperaturas nas seguintes marcas=(10,20,30,40,50)mm
Prosseguindo com o experimento com a ajuda de folhas de papel toalha a barra de cobre aquecida e a substituímos novamente pela de latão, ajustamos a marca de 50 cm e comprimimos o ajuste da barra transversal, novamente usamos a ponta da barra para coleta de dados da temperatura, colocamos o ponteiro de dilatação na marca zero, e com a ajuda de um termômetro digital, anotamos a sua temperatura ambiente e com o decorrer do tempo avaliamos a sua temperatura a passar pelas marcas graduadas do ponteiro de dilatação, registramos a sua temperaturas nas seguintes marcas=(10,20,30,40,50)mm
Resultados e Discursões
Tabelas
	Material: Latão
	 500 mm
	Temperatura Inicial: 24ºC
	(mm)
	(ºC)
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Material: Latão
	 400 mm
	Temperatura Inicial: 27ºC
	(mm)
	(ºC)
	
	
	
	
	
	
	
	
	z
	 300 mm
	Temperatura Inicial: 27ºC
	(mm)
	 (ºC)
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Material: Aço
	 500 mm
	Temperatura Inicial: 24ºC
	(mm)
	 (ºC)
	
	
	
	
	
	
	
	
	Material: Cobre
	 500 mm
	Temperatura Inicial: 27ºC
	(mm)
	 (ºC)
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Tratamento dos dados experimentais
1. Temperaturas médias variação da temperatura 
Para calcular a média da temperatura utilizou-se da soma das medidas de temperatura retiradas experimentalmente e dividiu o resultado pelo número de dados da temperatura.
Média (T) = (x1+x2+x3+...+xn) / n
M(T) do latão 500mm = (26+4*28+39+49) /7 = 32,9°
M(T) do latão 400mm = (28+30+31+39) /4 = 32°
M(T) do latão 300mm = (28+29+30+37+39) /5 = 32,6°
 2. Variação da temperatura da haste de latão
Para calcular a variação de temperatura utilizou-se diferença da temperatura final e inicial. 
ΔT = (Tf-Ti)
Latão 500mm ΔT= (49-24) = 25°
Latão 400mm ΔT= (39-27) = 13°
Latão 300mm ΔT= (39-27) = 7°
 3. Gráfico da variação do comprimento em função do comprimento inicial.
Para calcular a variação do comprimento utilizou-se diferença do comprimento final e inicial.
ΔL = (Lf-Li)
Latão 500mm ΔL= (500,66-500) =0,66mm
Latão 400mm ΔL= (400,40-400) =0,40mm
Latão 300mm ΔL= (300,35-300) =0,35mm
	ΔL (mm)
	Li (mm)
	0,66
	500
	0,40
	400
	0,35
	300
Utilizando o Métodos dos Mínimos Quadrados 
	x = ΔL (mm)
	y = Li (mm)
	x*y
	x²
	500
	0,66
	330
	2,5*10^5
	400
	0,40
	160
	1,6*10^5
	300
	0,35
	105
	9*10^4
	Total =1200
	Total =1,41
	Total =595
	Total =5*10^5
a= (n*∑xy− ∑x*∑y) /(n*∑x²−(∑x) ²) = (3*595− 1200*1,41) / (3*5*10^5−(1200) ²) = 0,00155
b=(∑y−(∑x) *a) /n = (1,41-1200*0,00150) /3 = -0,15
Y=0,00155x-0,15
Gráfico de Variação de comprimento em função da variaçãode temperatura
	Comprimento (mm)
	Temperatura (°C)
	x.y
	
	500
	28
	14000
	250000
	600
	30
	18000
	360000
	660
	49
	32340
	435600
	Total = 1760
	Total = 107
	Total = 64340
	Total = 10456000
. a2 = a = => a = 0,000162516271
.a1=b= => b= 35,571
Obtendo os coeficientes de dilatação linear
Variação de comprimento, ou seja, a dilatação linear
ΔL=Lf-Li
Variação da temperatura da barra
ΔT=Tf-Ti
O comprimento inicial (Li) é proporcional a temperatura inicial (Ti)
O comprimento final (Lf) é proporcional a temperatura final (Tf)
O coeficiente de dilatação linear, ΔL=Li α ΔT
Latão
ΔL=Li, α,ΔT Ti=24ºC
ΔL=Li*α*(Tf-Ti) Tf=49ºc
ΔL=50*20.10-6(49-24) Li=50 cm
ΔL=1.10-3.25
ΔL=25.10-3 ºC-1
Aço 
ΔL=Li.α.Δc Ti=24ºC
ΔL=50.12.10-6.(53-24) Tf=53ºC
ΔL=6.10-4.29 Li=50cm
ΔL=114.10-4 ºC-1
Cobre
ΔL= Li.α.Δc 
ΔL=50.17.10-6.(48-27)
ΔL=1.2.10-4.21
ΔL=25.5.10-6 ºC-1
Erro percentual =(Valor estimado-Valor real)/(Valor real*100)
 
Latão =(25.10-6-20.10-6)/( 20.10-6*100)= 25%
Aço=(114.10-4-11x10-6)/( 11x10-6 *100)=10,35%
Cobre=(25.5.10-6-17.10-6)/(25.5-6*100)=7%
Conclusão
Através da pratica da Física experimental podemos compreender com mais eficácia sobre a área de dilatação térmica, durante o experimento e analise dos dados para formação do relatório, nos mostro uma forma de enriquecimento muito útil
Ocorreram alguns erros na coleta de dados, como a temperatura ambiente sempre variando, fato esse que colaborou com erros mais rústicos sobre o nosso resultado final, com resultados obtidos muito grosseiros 
Bibliografia
https://www.educamaisbrasil.com.br/enem/fisica/dilatacao-termica
https://sistemas.ufrb.edu.br/sigaa/ava/index.jsf
https://www.todamateria.com.br/dilatacao-termica/
L X T
T	
y = 0,000162516271x - 35,571
500	600	660	28	30	49	Comprimento (mm)
Temperatura °(C)