Relatório física Dilatação

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RELATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL
	CURSO
	Engenharia Civil
	TURMA
	3121
	DATA
	30/05/2017
	Aluno/
Grupo
	
Thaiane de Oliveira Pereira - 201603311921
	TÍTULO
	Dilatação térmica
	OBJETIVOS
	Determinar o coeficiente de dilatação linear de uma haste metálica, e identificar o material q a compõe através do mesmo.
	
	
	INTRODUÇÃO
	 O experimento de pêndulo simples consiste em um peso de massa m suspenso 
por um fio inextensível que se encontra preso a uma haste ou ponto fixo. Quando este 
peso é levado de seu ponto inicial (Ɵ=0) para um segundo ponto com uma certa 
angulação (Ɵ>0), e abandonado, o peso descreve um movimento oscilatório de forma 
que é possível observar seu período a partir de um certo comprimento de fio .
 A maioria dos materiais se expande quando a temperatura aumenta desde que, este aumento de temperatura não produza uma mudança de fase. Vejamos se podemos entender por que isto ocorre. Os átomos de um sólido cristalino se mantêm coesos num arranjo tridimensional, chamado rede cristalina, sob a ação de forças inter atômicas semelhantes às exercidas por molas. Os átomos vibram, em torno de suas posições de equilíbrio na rede, com uma amplitude que depende da temperatura. Quando a temperatura aumenta, a amplitude média de vibração dos átomos aumenta também, e isto leva a um aumento da separação média entre eles, produzindo a dilatação.
 Suponha uma barra de comprimento “L”, cuja temperatura variou de uma quantidade “∆T”. Se a variação de temperatura “∆T” não é muito grande, a variação de comprimento (dilatação) ”∆L” é proporcional ao comprimento “L” e à variação de temperatura “∆T”. Matematicamente, isto pode ser expresso como:
∆L = α L0 ∆T (1)
Onde “α” é conhecido como o coeficiente linear de dilatação térmica.
 O valor de “α” muda de material para material, refletindo o fato de que há materiais cuja dilatação é mais pronunciada.
A unidade de medida de “α” é o grau Celsius recíproco (°C-1).
 O valor de “α”, para um dado material, só é constante dentro de uma faixa de temperatura, sendo esta a razão pela qual “∆T” não pode ser muito grande.
 Nesta experiência, vamos medir o coeficiente linear de dilatação térmica “α” do latão. Note-se que dentro da faixa de temperatura em que o experimento será realizado o valor de “α” é constante.
 Esta lei de dilatação linear é valida apenas em um intervalo de temperatura muito limitado, já que “α” varia com a temperatura. Caso “∆T” seja grande, outras potências da temperatura devem ser consideradas:
LT = L0 ( 1 + α1T + α2T + α3T + ... ) (2)
Onde Lo e o comprimento do material a 0° e os coeficientes são determinados experimentalmente.
 Observamos experimentalmente que um sistema físico, ao ter sua temperatura alterada (ou seja, ao ser submetido a um fluxo de certa quantidade Q de calor), apresenta aumento ou diminuição nos valores de seu comprimento, área e volume. Ou seja, ao fluxo de calor reflete-se num fenômeno MECÂNICO: o movimento de expansão ou contração do sistema. Ao fenômeno de expansão ou contração devido ao fluxo de calor chamamos DILATAÇÃO.
 Como a influência do fluxo de calor reflete-se, em primeira instância, na alteração da temperatura do sistema e visto que esta grandeza pode ser medida diretamente, podemos estabelecer que existe uma relação entre a variação de comprimento relativa e a variação de temperatura:
Isolando  temos a seguinte equação:
Tabela a seguir apresenta o coeficiente de dilatação térmica de alguns materiais:
Figura 1 - Tabela de Coeficiente de dilatação térmica de alguns materiais *
	MATERIAIS E MÉTODOS
	Material Utilizado:
-1 Dilatômetro linear; 
-1 Gerador de vapor; 
-2 termômetros; 
- água; 
-1 tubo conector;
-1 barra de latão; 
 
Método:
1° passo: Conectar a barra de latão ao conjunto gerador de vapor e dilatômetro linear, observando a medida inicial da haste (Lo) e a temperatura inicial do sistema (To)
2° passo: Verificou-se a temperatura ambiente com o termômetro. Foram utilizados dois termômetros, um para medir a temperatura no interior do gerador de vapor, e outro na extremidade de saída do vapor na ponta da barra de latão Atirar a fonte de calor e aguardar para que o corpo atinja a temperatura máxima (Tf), chegando a aproximadamente 100˚C.
3° passo: Ao atingirem esta temperatura, com o auxílio do dilamômeto linear, pudemos observar que a haste sofreu uma dilatação. Foi coletado o dado de alongamento máximo da haste (ΔL) das dilatações em 98˚C a 23˚C, sempre nas casas decimais inteiras, de 10˚C em 10˚C, do 90˚C até 30˚C.
	RESULTADOS 
	
	Tabela de dados do experimento:
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	T(˚C)
	ΔT= T – To (˚C)
	ΔL (mm)
	ΔL/Lo (mm)
	98
	98 – 23 = 75
	ΔLf = 0,74 
	1,5 x 10 -³
	90
	67
	0,69 
	1,4 x 10 -³
	80
	57
	0,63 
	1,3 x 10 -³
	70
	47
	0,57 
	1,2 x 10 -³
	60
	37
	0,42 
	0,9 x 10 -³
	50
	27
	0,31 
	0,6 x 10 -³
	40
	17
	0,21 
	0,4 x 10 -³
	30
	07
	0,08 
	0,2 x 10 -³
	23
	0
	0
	0
Substituindo os resultados na equação:
 = α. . 
0,74 = α.494.75
α= = 0,0000199 = 1,99 x 10-5 .°C-¹
Tabela relação ΔT x ΔL/Lo
 
	ANÁLISE E CONCLUSÃO
	 Com dados obtidos através da aula experimental, podemos concluir que o coeficiente de dilatação linear calculado, (α = 1,99.10-5.°C-¹), se aproximou do valor encontrado na literatura, como é mostrado na tabela de Coeficiente de dilatação térmica* (α = 2,0.10-5°C-¹) . A discrepância do valor teórico em relação experimental ocorreu devido à imprecisão dos aparelhos utilizados e margem de erro humana.
	REFERÊNCIAS
	
 Baseado na aula ministrada pelo Professor Gabriel, e anotações feitas em acompanhamento da experiência.