Dilatação termica2

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Área de Inovação e Tecnologia – Experimentação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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DILATAÇÃO TÉRMICA 
 
André Rodrigues mat: 0223452 
Kelvin Minhos mat: 0234860 
Micael Salvador mat: 0235064 
Tainara Pereira mat: 0233959 
 
Andréa Timm 
23 de Outubro de 2017 
 
1. Objetivo 
- Determinar o coeficiente de dilatação linear (α) de diferentes materiais em função da variação de 
temperatura. 
 
2. Introdução Teórica 
 2.1 Dilatação Térmica 
A experiência mostra que os sólidos, ao sofrerem um aquecimento, se dilatam e, ao serem 
resfriados, se contraem. A dilatação ou a contração ocorre em três dimensões: comprimento, largura 
e espessura. A essa variação nas dimensões de um sólido causada pelo aquecimento ou resfriamento 
denominamos dilatação térmica. [1] 
A dilatação de um sólido com o aumento de temperatura ocorre porque, com o aumento de 
energia térmica, aumentam as vibrações dos átomos e moléculas que formam o corpo, fazendo com 
que passem para posições de equilíbrio mais afastadas que as originais. Esse afastamento maior dos 
átomos e das moléculas do sólido produz sua dilatação em todas as direções. 
Para contornar o problema da dilatação (expansão) dos sólidos costuma-se deixar um espaço 
livre entre dois trilhos de uma ferrovia, entre trechos de pontes, entre blocos de cimento de uma 
calçada, etc. Esses espaços livres possibilitam o aumento do volume desses corpos sem que ocorram 
deformações. [1] 
Por outro lado, uma rede elétrica apresenta sempre folga entre dois postes. A folga é para 
evitar uma tração e possível ruptura no fio, quando ele diminui de comprimento com a diminuição 
de temperatura. 
 
2.2 Dilatação Linear 
 É aquela em que predomina a variação em uma única dimensão, ou seja, o comprimento. [1] 
 
 Sendo: 
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A tabela (1) tem como objetivo demonstrar o comportamento de alguns materiais em relação ao seu 
coeficiente de dilatação linear. 
 
Tabela 1: Coeficientes de dilatação linear de alguns materiais. 
Material em °C
-1 
Chumbo 2,7. 
Zinco 2,6. 
Alumínio 2,2. 
Prata 1,9. 
Cobre 1,7. 
Ouro 1,5. 
Ferro 1,2. 
Platina 0,9. 
Vidro comum 0,8. 
Tungstênio 0,4. 
Vidro (pirex) 0,3. 
Latão 2,0. 
Fonte: Só Física [2] 
 
2.3 Dilatação Superficial 
 É aquela em que predomina a variação em duas dimensões, ou seja, a variação da área. [1] 
 ou 
 Sendo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2.4 Dilatação Volumétrica 
 A dilatação é denominada volumétrica quando ocorre variação das três dimensões de um 
corpo: comprimento, largura e espessura. [1] 
 ou 
 Sendo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.5 Dilatação dos líquidos 
 Na dilatação dos líquidos, é preciso levar em conta a dilatação do recipiente sólido que o 
contém. No aquecimento de um líquido contido num recipiente, o líquido irá, ao dilatar-se 
juntamente com o recipiente, ocupar parte da dilatação sofrida pelo recipiente, além de mostrar uma 
dilatação própria, chamada dilatação aparente. [1] 
 A dilatação aparente é aquela diretamente observada, ou seja, é igual ao volume que foi 
extravasado. 
 
 Sendo: 
 ( ) 
 
 
 
 
 . 
 
 Já a dilatação real é aquela que o líquido sofre realmente, ou seja, é dada pela soma da 
dilatação aparente do líquido e da dilatação volumétrica sofrida pelo recipiente. 
 
 Sendo: 
 
 
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3. Descrição da Atividade 
 Nesta atividade buscou-se analisar a dilatação de alguns materiais utilizando os seguintes 
materiais: 
- Balão de Erlenmeyer (figura 1); 
-Fonte de aquecimento (figura 2); 
-Dilatômetro linear (figura3); 
- Uma barra de latão (figura 4) e outra de vidro; 
- Dois termômetros (figura 5); 
- Relógio comparador (figura 6); 
- Trena (figura 7); 
- Rolha (figura 8); 
- Mangueira de látex (figura 9); 
 Inicialmente pegamos ambas as barras, de vidro e de latão, antes de coloca-las no 
dilatômetro, medimos com auxilio de uma trena o comprimento inicial (Lo) das duas e a 
temperatura ambiente (To). 
 O primeiro material a ser colocado no dilatômetro foi o vidro. Após recolhidos os dados e 
zerado o relógio comparador, ligou-se a fonte de aquecimento e foi colocado o balão de 
Erlenmeyer, previamente preenchido com água, tampado com uma rolha, permitindo somente a 
saída do vapor por uma mangueira de látex, conectada na ponta do tubo a ser testado, junto de um 
termômetro para medir a temperatura em que o vapor começa a entrar no mesmo. Outro termômetro 
foi colocado na saída do vapor do tubo, para que pudéssemos fazer uma média das temperaturas. 
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 O mesmo procedimento foi utilizado para o bastão de latão. Esta experimentação consiste em 
ligar a fonte de aquecimento até que a água ferva e o vapor comece a entrar no tubo, verificando a 
temperatura expressa em ambos os termômetros. Registramos o valor mais alto alcançado pelo 
relógio comparador do dilatômetro linear e a temperatura em que o mesmo se encontrava, para na 
sequência calcular o coeficiente de dilatação de cada material. 
 
4. Análise dos Resultados 
 Analisamos que a dilatação é proporcional ao aumento de temperatura, mas não é a mesma 
para diferentes materiais, ou seja, mesmo para uma mesma variação de temperatura, a dilatação dos 
corpos não será a mesma para os diferentes materiais, pois cada um tem um coeficiente de dilatação 
característico. 
 Com o experimento concluímos que a variação de comprimento ∆L de uma barra ao ser 
aquecida é diretamente proporcional a variação de temperatura ∆T e também do material que 
constitui a peça a ser analisada. 
 Os materiais a serem utilizados foram um barra de vidro e outra de latão, obtendo os 
seguintes valores descritos na tabela(2) a seguir: 
Tabela 2: Dados obtidos. 
Material To (°c) T média(°c) ΔT(°c) Lo (mm) ΔL (mm) α (°C) 
Vidro 21 70 + 76 73 700 0,12 2,3.10
-5
 
Latão 21 54 + 70 62 640 0,80 2,0.10
-5
 
 Através dos dados obtidos, e devidamente analisados, foram colocados nas fórmulas citadas 
anteriormente para avaliar a veracidade da tabela(1) encontrada: 
 
 
( )
 
 
 
 
 
 
 ( ) 
 
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 6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 ( ) 
 Com as medidas obtidas foram feitos os cálculos para a verificação da dilatação linear de 
cada material. 
 ( )( ) 
 Para o vidro; o resultado obtido experimentalmente foi 0,12 mm sendo o ideal 0,40 para a tal 
situação, concluísse inesperado o resultado. Já os procedimentos para o latão foram executados de 
maneira correta pois o resultado obtido experimentalmente foi 0,80 mm sendo o ideal 0,79 para a tal 
situação. 
 Foi medida a dilação linear porque esta corresponde ao aumento do comprimento dos 
corpos ao serem aquecidos, quando na dilatação superficial ou volumétrica encontramos o aumento 
das áreas e volume dos corpos ao serem aquecidos. 
 Através do experimento realizado, foi possível notar que substâncias diferentes dilatam-se 
com diferentes taxas, ou seja, possuem diferentes coeficientes de dilatação linear, e que sendo muito 
necessária alta precisão com a temperatura, para que houvesse a dilatação ideal. 
 
5. Conclusão 
 
 Concluímos que todos os passos devem ser executados com cuidado, devido à alta 
concentração necessária para anotar os valores obtidos, pois qualquer distração pode ser um fator 
determinante, alterando o resultado final. Notamos que o procedimento experimental executado 
com o latão foi realizado de maneira correta, pois obtivemos uma alta precisão no valor do 
coeficiente de dilatação linear deste material. 
 Uma das justificativas para a diferença do coeficiente linear obtido na experimentação, para 
o encontrado nas pesquisas, pode ser devido à má colocação do tubo no dilatômetro. Através de um 
diálogo com integrantes de outros grupos, que por sua vez, notaram que muitas vezes o vidro, no 
momento da dilatação, acabava escapando do relógio comparador, ou seja, não dando o valor exato 
da dilatação que estava ocorrendo, sendo assim o fator determinante para essa diferença no 
coeficiente de dilatação. 
 
 
 
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6. Anexos 
 
 
Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 
 
 
 Figura 5 Figura 6 Figura 7 Figura 8 Figura 9 
 
 
6. Referências Bibliográficas 
1. BONJORNO, Regina Azenha; BONJORNO, José Roberto; BONJORNO, Valter; RAMOS, 
Clinton Marcico; Física Completa. 2ª Edição, Editora FTD S.A, São Paulo, 2001. 
 
2. http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Dilatacao/linear.php Acesso em 21/10/2017.