Dilatação Térmica Relatório

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Dilatação Térmica Relatório– Física Experimental II
Salvador , 25 de maio de 2017.
OBJETIVO
Determinar o coeficiente de dilatação linear de uma barra metálica de alumínio (Al)
INTRODUÇÃO
Este relatório apresenta um experimento de dilatação térmica, com o tubo de cobre. Desenvolve os conceitos quanto à montagem e manuseio do equipamento adequado, bem como o desenvolvimento dos cálculos e levantamentos sobre o material.
O estudo verificou, por meio de atividade prática, a dilatação linear térmica de uma barra de alumínio.
FUNDAMENTAÇÃO TEORICA
Um corpo sólido, submetido à 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 alta.
Vamos analisar a dilatação linear de uma haste fina com um comprimento inicial não mensurado, porem seguido de um mensurando conhecido como relógio comparador, junto a haste de alumínio iniciado do ZERO.
Variando a temperatura desta haste de cobre de 25°C ate 95°C, verifica-se que seu comprimento muda de valor, para mais 0,45 mm.
A experiência mostra que a dilatação sofrida pela haste ∆l = x, é proporcional ao seu comprimento inicial X e a variação de temperatura ∆T = 95°C – 25°C = 70°C . Quanto maior a variação da temperatura, maior será a dilatação da barra. Deste modo temos:
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.
A unidade do coeficiente de dilatação linear é o inverso da unidade de temperatura.
É utilizado com maior freqüência, o ºC -1 .
Para encontrar o coeficiente exato da barra podemos utilizar as equações:
 ∆L=295 .1,7x10^-6 . 70
 ∆L= 0,36 
( o valor encontrado no laboratório foi de 0,45 mm) ou seja dentro da tolerância .
onde a combinação destas equações chega-se a seguinte expressão:
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Chama para aquecer a água dento do vidro.
Condensador.
Vara de cobre;
Canudo de refrigerante;
Suporte de aço com escala (régua);
Mangueira; 
Termômetro. 
 
MÉTODOLOGIA
 Os equipamentos já estavam montados conforme a Figura 1.
Inicialmente, anotou-se os valores Lo (5 mm a 300 mm), T (medição da temperatura ambiente inicial)=25°C.
Figura 1 – Equipamento idêntico ao laboratório.
Em seguida acendeu-se a chama e aguardou-se até a água chegar à temperatura de ebulição (100ºC). A barra de alumínio ficou presa na vara de cobre preso em uma das suas extremidades e a outra parte do cano de cobre ficou sobre os apoios .
A extremidade superior estava fixada horizontalmente em escala (régua). Quando a vara de cobre começou a transferir calor para a barra de alumínio dilatando a mesma . Aguardou-se até que o canudo próximo aos 100° C e estivesse parado para anotar a variação. Por fim, chegou-se ao coeficiente de dilatação. 
RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Inicialmente, mediu-se a temperatura ambiente. A temperatura medida foi de 25ºC.
Quando a vara de cobre começou a transferir calor a barra de alumínio começou a variação , observou-se um desvio do ponteiro do relógio de 0,45mm, que corresponde a uma dilatação ∆L, e que pode ser obtida através da relação:
0,0777 = 295
 0,45 = 295,5
α = 0.1697123 ou 1,69x10^-6
Figura 2 – Cálculo para encontrar a dilatação térmica. do. ALUMÍNIO
Aplicando a relação, referente a Figura 2, ∆L = 0,0777
; ∆T= 95ºC – 25ºC = 70ºC
Em seguida, calculou-se o coeficiente de dilatação a partir da equação da Figura 2.
O resultado encontrado foi α = 1,69x10 -5 ºC -1 .
O coeficiente de dilatação do Cu = 1,7x10 -5 ºC
Desta forma, pode-se perceber que encontramos um valor bem próximo ao esperado.
 CONSIDERAÇÕES FINAIS
 Ao calcular o coeficiente de dilatação linear para a barra de cobre (α = 1,69x10 -5 ºC -1 ), com dados obtidos na aula experimental, pode-se perceber uma diferença bastante significativa entre o coeficiente encontrado na literatura (α = 1,7x10 -5 ºC-1 ) e o coeficiente calculado, como é apresentado nos resultados. A discrepância dos valores teórico e experimental pode ter ocorrido devido à imprecisão dos aparelhos utilizados, medições ou impurezas na liga de cobre, já que não conhecíamos a sua composição. Neste caso, outros materiais podem fazer parte da composição da liga, como o níquel e o ferro, influenciando assim no coeficiente de dilatação linear calculado da barra de cobre.
.. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS Halliday, D.; Resnick, R.; Walker,J, “Fundamentos de Física, vol 2” , 4 edição, 2002.