Relatório Física II Dilatação Térmica

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Universidade Estácio de Sá – CampusMacaé
	
	
	Curso: Engenharias
	Disciplina: Física Experimental
	Código: CCE0848
	Turma:
	
	
	Professor (a): ROBSON FLORENTINO
	Data de Realização: 
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	Nome do Aluno (a): 
	
1 - Nome do Experimento:
Dilatação Térmica 
2 - Objetivos:
Determinar os coeficientes de dilatação térmica linear de alguns materiais.
3 - Introdução teórica:
Quando os corpos são submetidos a uma variação de temperatura, eles sofrem aumento ou diminuição nas suas dimensões. Sabe-se que isso ocorre pois os átomos que o constituem se agitam mais, com isso a distância média entre eles aumenta. Assim sendo, o corpo se dilata. De uma forma geral, todos os corpos se dilatam após serem aquecidos e se contraem após terem sua temperatura reduzida.
A dilatação linear é aquela em que ocorre variação em apenas uma dimensão, ou seja, o comprimento do material. 
Conforme nosso experimento, uma barra de metal de comprimento Lo à temperatura ti, é aquecida até uma determinada temperatura tf. O que se percebe é que a barra, após o aquecimento, não tem mais o mesmo comprimento, ou seja, ela sofreu uma dilatação na sua dimensão, no seu comprimento, ela se dilatou e agora tem comprimento L. 
Representando matematicamente, sabemos que ΔL = L - Lo é a variação do comprimento, ou seja, a dilatação linear da barra e Δt = tf – ti é a variação da temperatura da barra. Experimentalmente verifica-se que:
O comprimento inicial (Lo) é proporcional à temperatura inicial (ti);
O comprimento final (L) é proporcional à temperatura final (tf);
A dilatação linear depende do material que constitui a barra.
Mediante essas constatações foi determinada a seguinte equação para dilatação linear dos corpos: ΔL = Lo.α.Δt, onde α é denominado de coeficiente de dilatação linear, é uma constante característica do material que constitui o corpo. 
4 - Aparelhos utilizados:
- Kit de dilatação Térmica:
Tubos de diferentes materiais (latão, cobre e alumínio) - Fabricante: desconhecido
Rolha de Látex - Fabricante: desconhecido
Relógio comparador (medidor de dilatação) – Fabricante: Digimess.
Termômetro – Fabricante: Incoterm, Ref.: L-006/06.
Conectores diversos – Fabricante: Desconhecido.
Dilatômetro Linear – Fabricante: Cidepe
Balão Volumétrico - Fabricante: Uniglas, Ref.: 135.250
- Água – Fabricante: Desconhecido 
- Dispositivo fonte de fogo - Fabricante: Desconhecido
Rolha de Látex
Tudo de Cobre, Latão e Ferro.
 
 
Termômetros 
Relógio Comparador
Dilatômetro Linear 
Conectores Diversos
 
Água 
Balão Volumétrico 
Dispositivo fonte de fogo
5 - Roteiro do experimento:
- Montar o tubo no aparato experimental.
- Verificar a temperatura ambiente e após colocar o termômetro na saída do tubo.
- Zerar o relógio comparador, girando a escala colocando em zero a posição do ponteiro do indicador.
- Acender a lamparina e posicionar o fogo bem próximo do recipiente de água.
- Observar o deslocamento do ponteiro do relógio comparador. Quando o aquecimento do tubo esteja estabilizado depois de certo tempo, anotar o valor do deslocamento do ponteiro e a temperatura final que o sistema estabilizou.
- Calcular o valor do coeficiente de expansão do tubo com os dados acima.
- A partir dos valores do coeficiente de dilatação linear, descobrir o material utilizado.
- Repetir o experimento com outros dois tubos de materiais diferentes.
6 - Dados coletados:
Material 1 - Cor Prateada 
ΔL = 0,43 mm
Ti = 25°c
Tf = 98°c
Material 2 – Cor Dourado
ΔL = 0,71 mm
Ti = 25°c
Tf = 98°c
Material 3 – Cor Marrom 
ΔL = 0,6 mm 
Ti = 25°c
Tf = 98°c
 Fotos do experimento
 
7 – Cálculos
	Material
	L (mm)
	ΔL (mm)
	Ti (°c )
	Tf (°c )
	α (ºC-1)
	I - Prateado
	500
	0,43
	25
	98
	1,178 x 10^-5
	II - Dourado
	500
	0,71
	25
	98
	1,945 x 10^-5
	III - Marrom
	500
	0,6
	25
	98
	1,643 x 10^-5
Fórmula: ΔL = Lo . α . Δt
Desenvolvimento da fórmula 
α = ΔL / ( Lo . Δt )
Onde:
Lo = 500mm
Δt = ( 98 – 25 ) = 73°c
( Lo . Δt ) = ( 500 . 73) = 36500 mm . °c
Material Prateado
α = ΔL / ( Lo . Δt )
α = 0,43 / 36500 = 1,178 x 10^-5 °c ^-1
Material Dourado
α = ΔL / ( Lo . Δt )
α = 0,71 / 36500 = 1,945 x 10^-5 °c ^-1
Material Marrom
α = ΔL / ( Lo . Δt )
α = 0,6 / 36500 = 1,643 x 10^-5 °c ^-1
Tabelas com valores teóricos
	Material
	α (ºC-1)
	Alumínio
	2,4x10-5
	Latão
	2,0x10-5
	Prata
	1,9x10-5
	Ouro
	1,4x10-5
	Cobre
	1,4x10-5
	Ferro
	1,2x10-5
	Aço
	1,2x10-5
	Platina
	0,9x10-5
	Vidro
	0,9x10-5
8 – Conclusão 
		O comportamento distinto de cada um dos tubos em relação a uma mesma temperatura comprova o fato de que cada material possui um parâmetro único, denominado coeficiente de dilatação linear, que define a proporcionalidade do processo de dilatação. Primeiramente, ao analisarmos os dados de dilatação e temperatura em tabelas e gráficos, conclui-se apenas da observação, a ordem na qual se estabelece os valores dos coeficientes, sendo que, os valores específicos são determinados pela inclinação da reta, ou seja, coeficiente angular do gráfico. Após essa análise, conferimos como verdadeiras nossas conclusões por meio de cálculos. Portanto a cor Prateado seria uma liga de aço, a cor dourada Latão, 
e o marrom Cobre. Ressaltamos que pequenas variações nos resultados se devem a precisão dos equipamentos utilizados bem como condições de temperatura e pressão no laboratório.
9 - Refeências bibliográficas 
SANTOS, Marco Aurélio Da Silva. "Dilatação Linear"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-linear.htm>. Acesso em 09 de Novembro de 2016.
“Coeficiente De Dilatação Linear”; Universidade Católica De Brasília. Disponível em <https://www.ucb.br/sites/100/118/Laboratorios/Calor/DilatacaoLinear.pdf>. Acesso em 09 de Novembro de 2016.
“Comparisons of Materials: Coefficient of Thermal Expansion – Materials Selector”, Reinhold Publishing Co., Penton/IPC. Dispponivel em <http://www.handyharmancanada.com/TheBrazingBook/comparis.htm>. Acesso em 09 de Novembro de 2016.
TEIXEIRA, Mariane Mendes. "Dilatação Linear"; Mundo Educação. Disponível em <http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/dilatacao-linear.htm>. Acesso em 09 de Novembro de 2016.