5º relatorio Física Experimental II Dilatação Térmica

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
Física Experimental II
Dilatação térmica linear unidimensional 
 
Professor:
Gentil Oliveira Pires
Aluna:
Tamilis de Souza Melo
Turma:
3088
NITERÓI - RJ
02/06/16
- ÍNDICE
Objetivo
Introdução
Materiais e Métodos
Resultados
Conclusão
Referências Bibliográficas
I- Objetivo:
O objetivo deste experimento é aprender de forma prática o estudo sobre a dilatação térmica linear. 
II- Introdução:
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.
Os corpos dilatam quando sofrem aumento na sua temperatura. Sabe-se que quando ocorre a variação da temperatura do corpo, os átomos que o constituem se agitam mais, com isso a distância média entre eles aumenta. Assim sendo, o corpo ganha novas dimensões, ou seja, ele 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. 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. E 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, para o alumínio temos que α = 0,000023 por °C (ou °C-1), isso quer dizer que o alumínio dilata 23 milionésimos de seu comprimento a cada 1°C de variação na sua temperatura, ou seja, uma dilatação muito pequena e que possivelmente só pode ser vista em microscópio.
A constante de proporcionalidade α é denominada de coeficiente de dilatação linear. Seu valor depende da natureza do material da haste. Na tabela apresentamos os valores do coeficiente de dilatação linear para alguns materiais.
	MATERIAL
	)
	Alumínio
	2,4 x 
	Latão
	2,0 x 
	Prata
	1,9 x 
	Cobre
	1,4 x 
	Ferro
	1,2 x 
	Aço
	1,2 x 
	Platina
	0,9 x 
	Vidro
	0,9 x 
	Vidro Pirex
	0,3 x 
III- Materiais utilizados:
Gerador de vapor
Suporte
Dilatômetro linear
Termômetros
Fluido água
Régua milimetrada 
Método:
1º passo. Medimos o comprimento da barra com o auxílio de uma marcação milimétrica já disposta no equipamento, obtendo o comprimento inicial de 590mm. 
2º passo. Verificamos se o dilatômetro estava devidamente encostado a base da barra e o ajustamos em 0mm. Junto aos extremos da barra, havia sensores ligados a um multímetro. 
3º passo. Fizemos o ajuste do multímetro para a função Celsius (ºC) e retiramos o valor da temperatura ambiente, que foi de 21ºC.
4º passo. Após o ajuste de todos os equipamentos, ligamos a caldeira para dar início a parte experimental.
5º passo. Esperamos a caldeira aquecer, até que chegasse à uma temperatura de 98 ºC 99 ºC. E, em decorrência do aquecimento da água, o vapor irá expandir-se e dilatará a barra e aumentará sua temperatura.
6º passo. Desligamos o equipamento e começamos a marcar a dilatação linear da barra e sua temperatura. A temperatura máxima obtida foi de 97ºc e a dilatação nesse momento era de 0,68 mm.
7º passo. Logo após, retiramos 10 dados, construímos nossa tabela. 
8º passo. Para concluirmos a tabela, calculamos o desvio médio da barra e da temperatura;
9º passo. Com a tabela pronta, construímos o gráfico traçando as suas retas: principal, maximal e minimal;
10º passo. Depois de construído o gráfico, pegando dois pontos de cada reta, e calculamos o coeficiente angular delas;
Com o resultado do nosso coeficiente, iremos aplica-lo nas fórmulas, e assim conseguiremos encontrar o desvio da dilatação térmica.
 
IV- Resultados:
Os dados retirados para a formação da tabela e do gráfico com seus desvios:
	 Variação de comprimento - 
	Variação de temperatura - 
	L1 0,68 ± 0,087mm
	T1 97ºC ± 11,6ºC
	L2 0,65 ± 0,087mm
	T2 91ºC ± 11,6ºC
	L3 0,60 ± 0,087mm
	T3 84ºC ± 11,6ºC
	L4 0,57 ± 0,087mm
	T4 80ºC ± 11,6ºC
	L5 0,53 ± 0,087mm
	T5 74ºC ± 11,6ºC
	L6 0,50 ± 0,087mm
	T6 70ºC ± 11,6ºC
	L7 0,47 ± 0,087mm
	T7 66ºC ± 11,6ºC
	L8 0,44 ± 0,087mm
	T8 63ºC ± 11,6ºC
	L9 0,40 ± 0,087mm
	T9 58ºC ± 11,6ºC
	L10 0,35 ± 0,087mm
	T10 53ºC ± 11,6ºC
* O gráfico com os valores da tabela está anexado como última folha.
Cálculo do valor médio do comprimento:
Cálculo do desvio médio do comprimento:
Cálculo do valor médio da temperatura:
Cálculo do desvio médio da temperatura:
Cálculo dos coeficientes angulares das retas:
 0,010714285
Cálculo do desvio da dilatação térmica:
 = 
Logo: 
 = 0,3783292975 
Coeficiente de dilatação térmica linear unidimensional: 
 O coeficiente teórico de dilatação linear do cobre é:
 
V- Conclusão:
Quando aumenta a temperatura de uma substância, suas moléculas passam, em média, a oscilar mais rapidamente e tendem a se afastar uma das outras. O resultado disso é uma dilatação da substância. Com poucas exceções, todas as formas de matéria – sólidas, líquidas, gasosas ou plasmas – normalmente se dilatam quando são aquecidas, e contraem-se quando resfriadas. A dilatação é um efeito que tem que ser atentamente considerado na engenharia.
VI - Bibliografia:
http://www.brasilescola.com/fisica/dilatacao-linear.htm