relatório laboratório dilatação térmica

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO MARANHÃO – CAMPUS SANTA INÊS
RELATÓRIO DE EXPERIÊNCIA EM LABORATÓRIO: DILATAÇÃO TÉRMICA.
Santa Inês
2016
BRENDO MESQUITA SAMPAIO
PEDRO RAFAEL VENTURA
EDVALDO DA SILVA DIAS
GRACILENE HENRIQUE
RELATÓRIO DE EXPERIÊNCIA EM LABORATÓRIO: DILATAÇÃO TÉRMICA.
Relatório proposto à disciplina Laboratório de Física II, em referência ao curso de Licenciatura Plena em Física, do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Maranhão (IFMA), campus Santa Inês, em propósito avaliativo.
Professor: Ricardo Sérgio Medeiros Magalhães
Santa Inês
2016
1 INTRODUÇÃO
Aumentando a temperatura de um sólido ele se dilata. A dilatação térmica desse sólido está associada ao aumento da distância entre os átomos vizinhos que o compõe. Poderíamos dizer que a força de interação elétrica entre esses átomos já não é suficiente para mantê-los tão próximos um dos outros devido a agitação térmica oriunda do aumento da temperatura.
Consideremos que em uma temperatura inicial TI um sólido tenha um comprimento L0. Se aumentarmos a temperatura de ΔT, esse sólido aumentará o seu comprimento de ΔL. Para uma dada variação de temperatura podemos entender que a dilatação do sólido ΔL será proporcional ao seu comprimento inicial L0 . Para uma variação de temperatura suficientemente pequena, podemos ainda inferir que a dilatação do sólido ΔL também será proporcional ao aumento da temperatura ΔT. Desse modo, podemos resumir, como:
∆L = αL0∆T
L - L0 = αL0∆T
L = L0+αL0∆T
L = L0 (1+α∆T)
Onde a constante de proporcionalidade α é chamada de coeficiente de dilatação linear do material considerado. Para muitos sólidos os coeficientes de dilatação é o mesmo nas suas diversas dimensões. Dizemos que eles têm uma dilatação isotrópica. Vamos considerar que uma chapa plana tenha dimensões L01 e L02 para uma dada temperatura inicial. Quando variamos a temperatura de ΔT as dimensões se alteram para L1 e L2 conforme a figura ao lado. Considerando que os coeficiente de dilatação são os mesmos nas duas dimensões, teremos que:
L1 = L01 (1 + α∆T)
L2 = L02 (1 + α∆T)
As áreas inicial e final podem ser definidas como:
A0 = L01 L02
e					 A = L1 L2
A = [L01 (1 + α∆T)] [L02 (1 + α∆T )]
ou seja:
A = A0 [1 + 2 α∆T + (α∆T)2]
A aproximação da dilatação térmica ∆L = αL0 ∆T é válida apenas igualmente para
todos os materiais apenas em circunstâncias restritas, ou seja quando α∆T << 1, e desse modo podemos afirmar que:
α∆T >> (α∆T)2
ou seja:
A = A0 [1 + 2α∆T]
Quando lidamos com dilatação volumétrica de sólidos, podemos usar um raciocínio similar e encontrar que:
V = V0 [1 + 3α∆T]
Em sólidos isotrópicos o coeficiente de dilatação superficial é definido como γ = 2α e o coeficiente de dilatação volumétrica é definido como β = 3α.
2 OBJETIVO
Através de experiência realizada em laboratório, temos como objetivo determinar o coeficiente de dilatação linear do material disponibilizado, em nosso caso o cobre.
3 MATERIAIS
01 dilatômetro com base principal, contendo um medidor de dilatação graduado em centésimo de milímetro; 
01 corpo de prova em cobre;
01 medidor de temperatura;
01 gerador de vapor;
01 fonte de calor.
4 PROCESSO
Determinou-se através do equipamento já instalado, e disponível no laboratório, a princípio, o comprimento inicial do corpo de prova L0 = 0,56 m e a temperatura inicial do sistema T0 = 0,23 °C, pré-estabelecido através do termômetro. Logo após se ativou a fonte de calor, que após um período de tempo atingiu a sua temperatura máxima, em que equivale à temperatura final T0 = 100°C. Com a variação de temperatura, através dos cálculos obtivemos que a dilatação do cobre foi de . 
5 RESULTADO
A diferença de temperatura sofrida pelo sistema foi de ∆T = 77°C, sendo assim, o coeficiente de dilatação é dado:
Com o resultado obtido pode-se perceber que uma dilatação térmica deve ocorrer com os corpos de maior comprimento inicial, devido a minúscula ordem de grandeza em que apresentam os coeficientes de dilatação linear.
 
6 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Com a atividade realizado, podemos ver com nossos próprios olhas a beleza que é ver a física em ação, ou seja o estudo não apenas teórico, mais também pratico, no que se referi a dilatação linear. Podemos identificar que o aumento de temperatura em sólidos, como o ferro, faz com que as moléculas, vibrem, e por esta vibração, ela se distanciem, provocando um alongamento na matéria, e isso não apenas vimos na teoria, como também na prática. A termodinâmica no nosso dia a dia.
REFERÊNCIA
NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica. vol. 2, 4º ed. São Paulo: Edgard Blucher, 2002.
YOUNG, Hugh D.; FREEDMAN, Roger A. Física II: mecânica. 12 ed. São Paulo: Addison Wesley, 2008.