relatório dilatação térmica Física

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RELATÓRIO DE FÍSICA EXPERIMENTAL
	CURSO
	Engenharia Civil
	TURMA
	3155
	DATA
	31/05/2017
	Aluno/
Grupo
	
Rafaella Chavier Souza 201602720495
	TÍTULO
	Dilatação Térmica
	OBJETIVOS
	Determinar graficamente o coeficiente de dilatação linear (α) através do gráfico ΔL/L0 x ΔT;
Comparar o α experimental com α teórico;
Determinar o material da haste através do coeficiente de dilatação linear (α) encontrado.
	
	
	INTRODUÇÃO
	
Todos os corpos existentes na natureza, sólidos, líquidos ou gasosos, quando em processo de aquecimento ou resfriamento, ficam sujeitos à dilatação ou contração térmica.
O processo de contração e dilatação dos corpos ocorre em virtude do aumento ou diminuição do grau de agitação das moléculas que constituem os corpos. Ao aquecer um corpo, por exemplo, ocorrerá um aumento da distância entre suas moléculas em consequência da elevação do grau de agitação delas. Esse espaçamento maior entre elas manifesta-se por meio da escansão das dimensões do corpo, as quais podem ocorrer de três formas: linear, superficial e volumétrica. O contrário ocorre quando os corpos são resfriados. Ao acontecer isso, as distâncias entre as moléculas são diminuídas e, em consequência, há diminuição das dimensões do corpo.
Dilatação Linear: é a dilatação que se caracteriza pela variação do comprimento do corpo. Essa variação pode ser calculada a partir da seguinte equação matemática:
ΔL = α.L0.ΔT
α: é o coeficiente de dilatação térmica linear, cuja unidade é o °C-1, que depende da natureza do material que constitui o corpo;
Lo: é o comprimento inicial do corpo;
ΔL e ΔT: são, respectivamente, a variação do comprimento e de temperatura do corpo.
Quando a temperatura é elevada, a amplitude de vibração entre os átomos aumenta assim como a distância média entre eles, o que acarreta uma dilatação do corpo. A variação de qualquer dimensão linear do sólido, como o comprimento, largura ou espessura, denomina-se dilatação linear.
Este experimento teve o objetivo de estudar o fenômeno de dilatação térmica linear de uma haste metálica homogênea quando submetida a um aumento de temperatura e, consequentemente, calcular seu coeficiente de dilatação térmica (α).
	MATERIAIS E PROCEDIMENTOS
	
Materiais Utilizados:
Relógio comparador;
Panela com água;
Dilatômetro linear com precisão de 0,01 mm;
Gerador de vapor;
Termopar;
Haste metálica;
Multímetro.
Procedimentos:
Primeiro foi determinado o comprimento da haste metálica (L0) e a temperatura inicial do sistema (T0). Feito isso, a haste metálica foi ativada ao conjunto gerador de vapor e dilatômetro. Então foi aguardado até que sistema atingisse o equilíbrio térmico.
Materiais utilizados em sala para o experimento.
O gerador de vapor é ligado até a temperatura inicial atingir a temperatura final de aproximadamente 90°C. Essa operação acarretou um pequeno deslocamento do ponteiro do relógio comparador, sendo possível fazer a leitura da dilatação linear ΔL no mesmo. Através do experimento foi possível observar a haste metálica dilatando nas temperaturas de 90,80, 70, 60, 50, 40 e 30°C. Os resultados de temperaturas final e inicial e ΔL foram colocados em uma tabela. Depois de atingido o equilíbrio térmico a fonte foi desligada.
	RESULTADOS 
	
Tabela a partir dos valores de temperaturas final e inicial, o ΔT e o ΔL. Temos:
T0= 24°C L0= 494 mm
Tf= 87°C Lf= 494 + 0,48 mm
T (°C)
ΔT= Tf-T0
ΔL= Lf- L0
ΔL/ L0
87
63
0,48
0,00097
80
56
0,43
0,00087
70
46
0,41
0,00083
60
36
0,36
0,00073
50
26
0,26
0,00053
40
16
0,18
0,00036
30
6
0,08
0,00016
T0=24
0
0
0
Através da tabela acima foi possível construir um gráfico ΔL/ L0 x ΔT e calcular o coeficiente de dilatação linear experimental, que é o coeficiente angular da curva gerada. A unidade do coeficiente de dilatação térmica é °C-1.
Com o gráfico percebemos que:
 α experimental= 2,00x10-5 °C-1
Analiticamente, sabe-se que T0= 24°C, L0= 494 mm, Tf= 87°C e ΔL= 0,48 logo,
 ΔL= L0 α ΔT
0,48= 494 x α x 63
 
α analítico= 1,54x10-5 °C-1
Sabe-se que variação do comprimento de uma haste metálica submetida ao aquecimento é proporcional à variação da temperatura e ao comprimento inicial. Além disso, o coeficiente de dilatação térmica é característico de cada material. O α encontrado experimentalmente é aproximadamente 20x10-6 °C-1. De maneira aproximada, através da tabela de valores de coeficientes térmicos pode-se dizer que o material da haste metálica é a prata, cujo α é igual a 19x10-6 °C-1.
	CONCLUSÃO
	
Percebe-se que o coeficiente de dilatação térmica é inversamente proporcional à diferença de temperatura, ou seja, quanto maior o ΔT menor será o α. 
Com base no experimento realizado, vimos que a haste metálica dilatou com o aumento da temperatura. Entretanto, o coeficiente de dilatação térmica experimental não apresentou o valor exato daquele calculado analiticamente por conta de erros experimentais. Através da tabela de valores de α pode-se identificar que a haste era de prata, cujo coeficiente de dilatação térmica foi o que mais se aproximou do calculado. 
	REFERÊNCIAS
	
https://pt.wikipedia.org/wiki/Dilata%C3%A7%C3%A3o_t%C3%A9rmica
http://brasilescola.uol.com.br/fisica/dilatacao-termica-calorimetria.htm