2 - Relatorio - Dilatação termica

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UNIVERSIDADE DE SOROCABA
LABORATÓRIO DE FÍSICA
FÍSICA 3 - TERMODINÂMICA - 2ª EXPERIÊNCIA
CURSO: ENGENHARIA DE PRODUÇÃO E AMBIENTAL
ASSUNTO: DILATAÇÃO TÉRMICA DOS MATERIAIS
Professor: Milton Fogaça Data : 02/04/2013
Professor Teoria: Charbel 
 
Técnico de laboratório : RENAN
 
ALUNO: Rodrigo Salvador___________________________________________
ALUNO: Leandro Siqueira___________________________________________ 
ALUNO: Reginaldo Antunes Maciel___________________________________ 
ALUNO: Victor Hugo Piovan________________________________________ 
ALUNO: Alexandre Marcos Storti Filho________________________________ 
ALUNO: Sueli Pires de Matos________________________________________ 
ALUNO: Daniele P. L. Floriano________________________________________ 
ALUNO: Vidal Tavares ______________________________________________ 
ALUNO: Samuel H. Peris_____________________________________________ 
SUMÁRIO
1.Título......................................................................................................................................3
2. Resumo..................................................................................................................................3
3. Objetivo.................................................................................................................................3
4. Introdução..............................................................................................................................3
5. Materiais e Métodos..............................................................................................................3
5.1 Materiais..............................................................................................................................4
5.2 Procedimentos......................................................................................................................4
6. Resultados e discussões ........................................................................................................4
7. Conclusão..............................................................................................................................5
8. Referencias Bibliográficas.................................................................................................... 5
9. Anexo: Relatório....................................................................................................................7 
TÍTULO
Dilatação Térmica.
RESUMO
 Nosso experimento consistiu em analisar a expansão térmica de uma barra de cobre, latão e alumínio; através do aquecimento da mesma.
Analisamos o coeficiente de dilatação da barra.
OBJETIVO 
Determinar o coeficiente de dilatação térmica linear do Cobre, Latão e do Alumínio.
INTRODUÇÃO
Um corpo sólido, submetido a ação do calor, apresenta alterações em suas dimensões a medida que sua temperatura varia. A dilatação segundo uma dimensão é denominada dilatação linear. Um bom exemplo é o espaço deixado entre os trilhos de uma linha férrea. Caso este espaço não existisse, os trilhos iriam se deformar, pois apesar da dilação ser muito pequena, quando comparada ao comprimento do trilho , as forças envolvidas são de magnitude muito grande. 
 Vamos analisar a dilatação linear de uma haste fina de comprimento inicial l0 à temperatura T0.
Variando a temperatura desta haste para T, verifica-se que seu comprimento muda de valor, para l. 
 A experiência mostra que a dilatação sofrida pela haste ∆l = l - l0, é proporcional ao seu comprimento inicial l0 e a variação de temperatura ∆T = T – T0 . Deste modo temos: 
 ∆l = α.l0.∆T 
A constante de proporcionalidade α é denominada de coeficiente de dilatação linear. Seu valor depende da natureza do material da haste. 
 5. MATERIAIS E METODOS
5.1 Materiais utilizados:
Balão com saída lateral.
Estufa.
Trena.
Dilatômetro.
Tripé Universal.
Termômetro.
Paquímetro
5.2 Procedimentos:
1º- Identificar o material das hastes (Cobre, Alumínio e Latão).
2°- Medir com o Paquímetro para identificar a espessura da haste.
3º- Medir o comprimento da haste.
4º- Medir a temperatura ambiente antes do inicio do experimento.
5º- Ligar o balão com saída lateral para iniciar o experimento.
 6. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Ao iniciar o experimento, identificamos o material da haste e medimos com o Paquímetro e descobrimos o diâmetro da barra que tinha 3,0mm.
Ligamos o balão com saída lateral para dar inicio ao experimento, e esperamos a agua ferver para que o vapor esquentasse a barra e a mesma se expandisse.
Como mostra a figura abaixo.
	
Como o termômetro se precipitou descobrimos a temperatura final do experimento e consequentemente a dilatação da barra de cobre.
E chegamos às devidas temperaturas.
360° _______9,42
33° _______ X
X = 390,86
 360
X = 0,8635 mm
0,8635 = α.725.68,9
0,8635 = α.49,9525
α = 0,8635 α = 17 x 10 
 49,9525
	Tabela do Experimento realizado em Laboratório
	Material
	Comprimento (mm)
	Temperatura de Entrada °C
	Temperatura de Saída °C
	ΔL (mm) (Deslocamento)
	
	Diferença ΔT
	 
	Ferro
	568,5
	96
	75
	0,44
	21
	3,6856E-05
	Latão
	570
	96
	28
	0,69
	68
	1,7802E-05
	Cobre
	570
	97
	24
	0,63
	73
	1,5141E-05
	Temperatura Ambiente °C
	22
	
	
	
	
	Recipiente com (ml)
	250
	
	
	
	
7. CONCLUSÃO
Através desta experiência, podemos entender e aplicar na prática como alguns materiais sofrem expansão mais do que outros.
Isso ocorre em nosso cotidiano várias vezes durante o dia.
8. REFERÊNCIA
http://www.engonline.fisp.br/1ano/fisica2/Exp10.pdf, 15:00 hs, 01/03/2013.
http://www.ucb.br/sites/100/118/Laboratorios/Calor/Dilatacao.pdf, 15:10 hs 01/03/2013.
http://www.claudio.sartori.nom.br/metrologia_relatorio3.pdf, 15: 15 hs 01/03/2013
	
9. ANEXOS: Pesquisa
1. Cabos e fios elétricos.
Por exemplo, os fios de telefone ou luz. Expostos ao Sol nos dias quentes do verão, variam suas temperaturas consideravelmente, fazendo com que o fio se estenda causando um envergamento maior, pois aumenta seu comprimento que passa de um comprimento inicial (Li) a um comprimento final (Lf). A mesma coisa acontece com o fio de cabelo quando se utiliza a "chapinha" para alisá-lo. Dizemos que a dilatação provocou um aumento no comprimento dado por: 
L= Lf - Li
A dilatação do fio depende de três fatores:
- da substância de que é feito o fio;
- da variação de temperatura sofrida pelo fio;
- e do comprimento inicial do fio.
O comportamento aqui descrito para um fio é geral para qualquer corpo que tenha uma de suas dimensões muito maior do que as outras duas e, nesse caso, podemos nos concentrar na dilatação linear e calcular a variação no comprimento do corpo pela expressão:
1.2.Trilhos de trem
Trilhos de trem tendem a dilatar-se mais no verão por que a temperatura aumenta e de acordo com pv=nrt, o volume também aumenta. Por isso são deixados espaços entre um trilho e outro para evitar que ao dilatar eles deformem. Assim os trilhos de trem são projetados embasados no valor do coeficiente de dilação do metal utilizado, por isso sempre há um pequeno espaço entre eles, evitando assim o provável descarrilamento dos vagões que por ali circularão.
2.Dilatação Superficial.
2.1.Fabricação de carroças
O conceito de dilatação superficial é utilizada na colocação de aros metálicos ao redor das rodas de carroças. Neste caso, o aro tem diâmetro menor que o da roda por isso é aquecido para que se possa colocá-lo e ao esfriar, se contrai, prendendo-se fortemente à roda de madeira.
2.2.Controle de temperatura de um ferro elétrico
O controle de temperatura do ferro elétrico é feito por um termostato constituído por uma lâmina bimetálicaque se dilata e se curva, formando um arco, quando aquecida, interrompendo o circuito elétrico. Quando fria, a lâmina permanece plana e torna a fazer o contato no circuito elétrico. 
2.3.Construção civil
No ramo da construção civil é de suma importância saber a magnitude da dilatação dos materiais utilizados, por exemplo, pontes sustentadas por cabos de aço, neste tipo de obra a intensidade da dilatação dos cabos pode afetar a estrutura da mesma, causando até mesmo o seu desabamento. É por essa razão que a construção de pontes, edifícios e estradas de ferro, por exemplo, utiliza “folgas”, chamadas de juntas de dilatação. As juntas previnem trincas e rupturas causadas pela dilatação térmica dos materiais de construção.
3.Dilatação volumétrica
Não é possível verificar a dilatação de um líquido sem colocá-lo em um recipiente e, portanto, quando o líquido é aquecido, haverá também a dilatação volumétrica do recipiente, logo, o que observamos e podemos medir é a dilatação aparente do líquido. Para sabermos sua dilatação real, precisamos descontar a dilatação do recipiente, e para isso, precisamos conhecer os coeficientes de dilatação volumétrica do líquido e do recipiente.
3.1.Reservatórios de combustível 
 
Os reservatórios de combustível, por exemplo, são preparados prevendo o aumento do volume tanto do recipiente quanto do combustível. Assim, para que não ocorram vazamentos ou até risco de incêndio, tanto o liquido (combustível) e recipiente (reservatório) neles são analisados e calculados o coeficiente de dilatação do material que são compostos estes componentes, a fim de haver certa tolerância para que no caso de aumento de temperatura, estes não comprometam a segurança dos demais elementos como um todo.
3.2.Termômetro de Mercúrio
Termômetro de mercúrio.
Consiste, basicamente, de um tubo capilar de vidro, fechado a vácuo, e um bulbo, contendo mercúrio.
O mercúrio, por ter um valor alto de coeficiente de dilatação, ele aumenta de volume à menor variação de temperatura. O volume do mercúrio aquecido se expande no tubo capilar do termômetro. E essa expansão é medida pela variação do comprimento, numa escala graduada que pode ter uma precisão de 0,05 °C. Algumas vantagens: o seu ponto de fusão é -40°C e o seu ponto de ebulição é 360°C, longe das temperaturas comuns em condições normais na superfície da terra; por causa da condução térmica ser alta, rapidamente atinge o equilíbrio térmico e se mostra visível à temperatura, e por causa do seu calor específico ser baixo, não diminui significamente a temperatura do corpo com que se põe em contato; o fato do mercúrio ser um líquido opaco e escuro facilita a visibilidade da marcação e até mesmo o vidro funciona como uma lupa tornando ainda mais visível a temperatura marcada. 
4. Dilatação Linear 	
Quando os corpos são submetidos a uma variação de temperatura eles dilatam, ou seja, sofrem aumento ou diminuição nas suas dimensões. Vale deixar bem claro que essa variação é bem pequena, e que muitas vezes ela não é perceptível a olho nu, necessitando, assim, de equipamentos, como o microscópio, para poder visualizar.
A dilatação linear é aquela em que ocorre variação em apenas uma dimensão, ou seja, o comprimento do material. Imagine a seguinte situação: uma barra de metal de comprimento Li 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 variação na sua dimensão, no seu comprimento, ela se dilatou. Veja:
Onde:
ΔL = Lf – Li é a variação do comprimento, ou seja, a dilatação linear da barra. 
Δt = tf – ti é a variação da temperatura da barra. Experimentalmente verifica-se que:
- o comprimento inicial (Li) é proporcional à temperatura inicial (ti);
- o comprimento final (Lf) 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 = Liα Δt, onde α é denominada de coeficiente de dilatação linear, é uma constante característica do material que constitui o corpo.
Por exemplo, os fios de telefone ou luz. Expostos ao Sol nos dias quentes do verão, variam suas temperaturas consideravelmente, fazendo com que o fio se estenda causando um envergamento maior, pois aumenta seu comprimento que passa de um comprimento inicial (Li) a um comprimento final (Lf). A mesma coisa acontece com o fio de cabelo quando se utiliza a "chapinha" para alisá-lo. Dizemos que a dilatação provocou um aumento no comprimento dado por: ΔL = Lf - Li.
A dilatação do fio depende de três fatores: da substância de que é feito o fio; da variação de temperatura sofrida pelo fio; e do comprimento inicial do fio.
O comportamento aqui descrito para um fio é geral para qualquer corpo que tenha uma de suas dimensões muito maior do que as outras duas e, nesse caso, podemos nos concentrar na dilatação linear e calcular a variação no comprimento do corpo pela expressão:
ΔL = Liα Δt,
onde:
ΔL é variação de comprimento do fio, ou seja, é a dilatação linear;
α é o coeficiente de dilatação linear, que é uma característica da substância;
Li é o comprimento inicial;
Δt,é a variação de temperatura, ou seja, Δt, = Tf - Ti, onde Ti representa a temperatura inicial do fio e Tf a temperatura final.