Experimento 8 Dilatação Térmica - Física Experimental II

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Experimento 8: Dilatação Térmica 
 
1 OBJETIVOS 
 Ao final do experimento o aluno terá compreendido como se efetua o processo de dilatação térmica 
dos materiais e calcular o seu coeficiente de dilatação térmica 
 
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 
Quando um sólido é submetido a uma variação de temperatura ΔƟ, é possível verificar que suas três dimensões 
sofrem variações. No entanto, dependendo da geometria do sólido, uma ou até duas dimensões apresentam 
variações desprezíveis. É o caso dos tubos metálicos finos e longos. A partir de constatações empíricas, podemos 
afirmar, em termos de dilatação térmica linear, que: 
- A variação do comprimento (ΔL) é diretamente proporcional à variação da temperatura (ΔƟ) e ao 
seu comprimento inicial (Lo) e depende do seumaterial 
- Para o mesmo material, o coeficiente de dilatação (�), depende da faixa de variação da 
temperatura(ΔƟ); 
Diante do exposto acima,temos: 
ΔL = Lo .�.ΔƟ (1) 
Ondeaconstantedeproporcionalidade�(coeficientededilataçãolinear),dependedanatureza domaterial dahaste. 
Segue abaixo, o coeficiente linear de algunsmateriais: 
 
 Universidade Estácio de Sá – 
Curso: Engenharias Disciplina: 
FísicaExperimental II 
Código: 
CCE0478 
 
Turma: 
 
Professor (a): Data de Realização: 
 
 
 
 
 
 
 
3 MATERIAISEMÉTODOS 
1.1. Kit de dilaçãotérmicaEQ019A e TripéErlenmeyer 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.2. Tubos de diferentes materiais 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1.3. Relógio comparador (medidor dadilatação);. 
 
 
 
 
 
 
 
1.4. Termômetro. 
1.5. Conectoresdiversos 
1.6. Régua milimetrada 
1.7. Lamparina 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 ROTEIRO DO EXPERIMENTO 
4.1 Medimosos comprimentos dostubos fornecidos com as incertezas envolvidas e anotamos para preenchimento 
das planilhas de dados; 
 
 
 
 
 
 
4.2 Montamos o tubo no aparato experimental conforme indica a figura abaixo do roteiro padrão. Tomando o cuidado 
para que a base do contato do Relógio comparador (medidor da dilatação) ficasseapoiada no anel de fixação do 
tubo; 
4.3 Determinamos o comprimento inicial Lo do corpo de prova, que se refere ao centro da guia com mufa (anel de 
aço) até o medidor (este é o único trecho do corpo de prova que teve influência sobre a leitura indicada pelo 
medidor). 
 
 
4.4 Verificamos a temperatura ambiente (Ɵi) e após colocarmos o termômetro na saída do tubo, tomando cuidado 
para não vedar, zeramos o relógio comparador, desapertando o parafuso na lateral do indicador que fixa a escala 
e, em seguida, giramos a escala colocando em zero a posição do ponteiro do indicador. 
 
4.5 Acendemos a lamparina e posicionamos o fogo bem próximo do recipiente de água. 
4.6 Observamos o deslocamento do ponteiro do relógio comparador. 
4.7 Quando o aquecimento do tubo estava estabilizado depois de cerca de 5 minutos, anotamos o valor do 
deslocamento do ponteiro, o que equivale ao valor de (ΔL) e a temperatura final que o sistema estabilizou (Ɵf). 
Então ΔƟ será Ɵf - Ɵi. 
4.8 Calculamos o valor do coeficiente de dilatação linear do tubo com os dados obtidos, usando a fórmula (1) 
4.9 Repetimoso procedimento com os outros dois tubos fornecidos por três vezes e mais duas vezes com o primeiro 
tubo. 
5 DADOS COLETADOS 
 
Modelo Fabricante 
Número de 
Série 
Faixa de 
Medição 
Resolução 
DADOS DA RÉGUA N/A CIDEPE N/A 0 - 500 mm 1 mm 
DADOS DO RELÓGIO 
COMPENSADOR 
N/A DIGIMESS N/A 0 - 100 mm 1 mm 
 
Primeira Repetição 
 
Comprimento 
do Tubo (m) 
Incerteza da 
medição do 
Comprimento (m) 
Temperatura 
ambiente °C 
Incerteza da 
Temperatura 
ambiente °C 
Temperatura 
final °C 
Incerteza da 
Temperatura 
final °C 
Deslocamento 
Observado (m) 
Incerteza do 
Deslocamento 
(m) 
Tubo 1 0,570 + / - 0,0005 25 + / - 0,5 47 + / - 0,5 0,0048 0,0005 
Tubo 2 0,570 + / - 0,0005 25 + / - 0,5 31 + / - 0,5 0,0036 0,0005 
Tubo 3 0,570 + / - 0,0005 25 + / - 0,5 54 + / - 0,5 0,0040 0,0005 
 
Segunda Repetição 
 
Comprimento 
do Tubo (m) 
Incerteza da 
medição do 
Comprimento (m) 
Temperatura 
ambiente °C 
Incerteza da 
Temperatura 
ambiente °C 
Temperatura 
final °C 
Incerteza da 
Temperatura 
final °C 
Deslocamento 
Observado (m) 
Incerteza do 
Deslocamento 
(m) 
Tubo 1 0,570 + / - 0,0005 25 + / - 0,5 52 + / - 0,5 0,0082 0,0005 
Tubo 2 0,570 + / - 0,0005 25 + / - 0,5 35 + / - 0,5 0,0054 0,0005 
Tubo 3 0,570 + / - 0,0005 25 + / - 0,5 33 + / - 0,5 0,0034 0,0005 
 
Terceira Repetição 
 
Comprimento 
do Tubo (m) 
Incerteza da 
medição do 
Comprimento (m) 
Temperatura 
ambiente °C 
Incerteza da 
Temperatura 
ambiente °C 
Temperatura 
final °C 
Incerteza da 
Temperatura 
final °C 
Deslocamento 
Observado (m) 
Incerteza do 
Deslocamento 
(m) 
Tubo 1 0,570 + / - 0,0005 25 + / - 0,5 37 + / - 0,5 0,0043 0,0005 
Tubo 2 0,570 + / - 0,0005 25 + / - 0,5 39 + / - 0,5 0,0033 0,0005 
Tubo 3 0,570 + / - 0,0005 25 + / - 0,5 36 + / - 0,5 0,0024 0,0005 
 
 
 
 
 
6 CÁLCULOS 
Tubo 1 
Média Temperatura final = 45 
Média deslocamento = 0,0057m 
ΔL=.L0. ΔT 
0,0057=a.0,570.45 
=22,22 . 10
-6
m 
Cálculos das Incertezas Tubo 1 
+0,0005 
0,00575=a.0,5705.45,5 
=22,15 . 10
-6
m 
 
-0,0005 
0,00565=a.0,5695.44,5 
=2,229 . 10
-6
 m 
 
Tubo 2 
Média Temperatura final = 35 
Média deslocamento = 0,0041m 
ΔL=.L0. ΔT 
0,0041=a.0,570.35 
=20,55 . 10
-6
m 
 
Cálculos das Incertezas Tubo 2 
 
+0,0005 
0,0415=a.0,5705.35,5 
=20,49 . 10
-6
m 
-0,0005 
0,00405=a.0,5695.34,5 
=20,61 . 10
-6
m 
 
 
 
Tubo 3 
Média Temperatura final = 41 
Média deslocamento = 0,0033m 
ΔL=a.L0. ΔT 
 0,0033=a.0,570. 41 
=14,12 . 10
-6 m 
 
Cálculos das Incertezas Tubo 3 
+0,0005 
0,00335=a.0,5705.41,5 
= 14,15 . 10-6m 
-0,0005 
0,00325=a.0,5695.40,5 
=14,09 . 10
-6
 m 
 
Material Lo(mm) ΔL(mm) Ɵi(ºC) Ɵf(ºC)  Material 
I 570 5,7 25 45 22,15 . 10
-6
 Alumínio 
II 570 4,1 25 35 20,55 . 10
-6
 Latão 
III 570 3,3 25 41 14,09 . 10
-6
 Cobre 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7ANÁLISE DOS RESULTADOS E CONCLUSÃO 
Através deste experimento, foi possível concluir que a dilatação linear do sólido é muito pequena, mas que ainda 
assim alguns materiais sofrem mais expansão que outros como podemos observar que a dilatação do alumínio é 
maior que o latão q por sua vez é maior que a do cobre e assim por diante. 
O aquecimento do ambiente afeta diretamente as propriedades dos materiascomoporexemploos fios 
elétricosinstalados nospostes. O motivo deles não serem esticados é para evitar que no inverno, com a queda da 
temperatura, os fios fiquem mais esticados e se rompam. 
Osprédiosconstruídos de concretoquandoexpostosaocalordilatam, quandoexpostosaofriocontraem. Se 
nósconcretarmos um grandeprédio de forma monolíticaquandoexposto a 
variaçãotérmicaeleapresentarárachaduras que podemcomprometeraestrutura. Assimsendodeixam-se juntas de 
dilataçãoousejaosgrandesprédiossãonaverdade 2 prédioscontínuos e entre elesdeixa-se um espaço que 
quandoestácalor o espaçodesaparece com a dilatação da estrutura, quandoestáfrio as juntas ficammaisvisível. O 
mesmo acontece com os trilhos em ferrovias que devem ser assentados com espaço entre elas, pois com o calor os 
trilhos se dilatam, e com isso poderiam ficar desalinhados ou tortos, perdendo o paralelismo necessário para a 
passagem do transporte. 
 
 
 
7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
http://www.fatecsp.br/paginas/dilatacao.pdf