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Universidade de Braśılia
Instituto de F́ısica
F́ısica Experimental 2 (IFD0177)
Relatório 01:
Dilatação Térmica
Grupo: 1
Igor Soares da Costa Mat:231007497
Lucas Siqueira dos Santos Delvico Mat:232028016
Marcelo dos Santos Sousa Filho Mat:211062188
Professor:
Dr. Fábio Luis de Oliveira Paula
1 de setembro de 2025
Objetivos
Determinar experimentalmente o coeficiente de dilatação linear (α) do alumı́nio, do latão e
do aço.
Introdução
A dilatação térmica está presente em diversas situações do cotidiano. Um exemplo disso seria
soltar a tampa metálica de um pote de vidro colocando o vidro sobre vapor quente. Ambos o
vidro do pote e o metal da tampa expandem quando o vapor quente adiciona energia aos seus
átomos. Os átomos do metal se expandem mais do que aqueles do vidro, permitindo que o pote
seja aberto.
Se a temperatura de uma barra de metal de comprimento L é aumentado em ∆T , seu
comprimento é aumentado por
∆L = Lα∆T
α é denominado coeficiente de dilatação linear. Sua unidade é por grau (C−1 ou F−1) ou
por Kelvin (K−1).
Existem outros dois tipos de dilatação, a superficial e a volumétrica. Se a temperatura de
uma superf́ıcie de área A é aumentado em ∆T , o aumento de área é dada por
∆A = Aβ∆T
β é denominado de coeficiente de dilatação superficial
Se a temperatura de um sólido ou ĺıquido de volume V é aumentado em ∆T , o aumento de
volume é dado por
∆V = V γ∆T
γ é denominado de coeficiente de dilatação volumétrica.
Materiais Utilizados
• 3 dilatômetros lineares com tubos de latão, aço e alumı́nio
• Circulador de água com aquecedor e controle de temperatura
• Trena
• Termômetro
• Água filtrada
Procedimentos
Inicialmente, foi pressionado o fuso do relógio comparador para observar seu movimento. A
ponta do relógio foi colocada em contato com a extremidade livre do tubo. Foi verificado que
a tubulação estava encaixada corretamente. A água já estava no reservatório. O controle de
temperatura foi colocado no menor valor posśıvel e com o termômetro dentro do reservatório
foi medida a temperatura inicial. Após isso, o aro do relógio foi ajustado de forma que o valor
lido fosse 0. A temperatura foi elevada de 5 em 5 graus até que chegasse a 70 Graus Celsius.
A cada aumento de temperatura, foi observado se a luz amarela começou a piscar, após isso foi
anotado o valor lido no relógio. O mesmo procedimento foi feito para os outros dois metais.
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Resultados e Análise
O comprimento inicial de todas as barras foi de 62,2 ± 0,05 cm, medido com uma trena. A
temperatura inicial da água foi de 30 ± 0,5°C. Na tabela a seguir, temos as temperaturas e a
variação de comprimento da barra.
Tabela 1: Temperatura e variação do comprimento do Metal 1
Temperatura °C ∆L(mm)
35 ± 0,5 0,050 ± 0,005
40 0,080
45 0,130
50 0,175
55 0,230
60 0,275
65 0,320
70 0,370
Tabela 2: Temperatura e variação do comprimento do Metal 2
Temperatura °C ∆L(mm)
35 ± 0,5 0,045 ± 0,005
40 0,105
45 0,160
50 0,220
55 0,265
60 0,350
65 0,400
70 0,450
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Tabela 3: Temperatura e variação do comprimento do Metal 3
Temperatura °C ∆L(mm)
35 ± 0,5 0,080 ± 0,005
40 0,140
45 0,215
50 0,280
55 0,350
60 0,425
65 0,510
70 0,585
Figura 1: Gráfico com três curvas da variação fracional do comprimento dos tubos em função da variacao da
temperatura.
Com o aux́ılio de uma planilha do Google, foi posśıvel calcular os coeficientes de dilatação,
obtendo os seguintes resultados:
Metal 1 : 1, 47× 105
Metal 2 : 1, 80× 105
Metal 3 : 2, 31× 105
Comparando com dados dos coeficientes dos três materiais (latão, alumı́nio e aço), podemos
concluir que os metais 1, 2 e 3 são, respectivamente, aço, latão e alumı́nio. O material que
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https://docs.google.com/spreadsheets/d/1oHHnZ84eTUZNHF2aZiRCvQWSK12n4q_ft5edjxsLYNs/edit?gid=0#gid=0
apresentou uma maior diferença do ńıvel real para o experimental foi o alumı́nio. Uma posśıvel
causa para isso foi devido ao fato do aquecedor da bancada apresentar defeito em que a água
não era aquecida corretamente, necessitando colocar temperaturas maiores para chegar nas
temperaturas corretas.
Questões Extras Para o Relatório
1. O que é dilatação anisotrópica/ isotrópica?
É a dilatação que ocorre em um corpo isótropo, que se dilata de forma igual e uniforme em
todas as direções quando ocorre um aumento de temperatura.
2. Existe algum material com coeficiente de dilatação negativo?
Sim, um exemplo disso é a beta-eucriptia (LiAlSiO4)
3. Quais são os materiais de maior e menor coeficiente de dilatação? Cite algumas
aplicações tecnologicas desses materiais.
Um material com coeficiente de dilatação próximo de zero é o Sitall, um vidro-cerâmico da
Schott. Ele é usado em espelhos de telescópios e sistemas de navegação. Já os maiores são
ĺıquidos como a gasolina e o etanol, que são usados principalmente como combust́ıveis.
4. O que é histerese? Há algum material que apresente histerese de dilatação?
Histerese é um fenômeno em que a resposta de um material a um est́ımulo externo não é
instantânea e depende do caminho. Em outras palavras, o material é afetado pelo passado.
Um exemplo de material de sofre histerese de dilatação é o Nitinol (NiTi)
Conclusão
Foi posśıvel observar a dilatação de diferentes materiais com a mesma variação de tempe-
ratura. Apesar do problema com o alumı́nio mencionado anteriormente, não houve grandes
discrepâncias entre os valores reais e os valores observados durante o experimento. Também foi
posśıvel observar que materiais com maiores coeficientes se dilatam mais.
Referências
HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentals of Physics Exten-
ded. 10. ed. Hoboken: Wiley, 2014.
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