Dilatometria: Estudo da Dilatação de Materiais

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ENGENHARIA
DILATOMETRIA
WANDERSON COSTA FRAUCHES JUNIOR	 201403160211
RODRIGO THURLER DIAS 201301532878
FABIO 201308189941
DIEGO DE PAULA RAMOS 201401325351
Nova Friburgo
24/04/2015
Objetivos
Determinar o coeficiente de dilatação linear de três barras de material desconhecido, e a partir do resultado, descobrir qual o material compõe cada barra.
Introdução Teórica
A DILATOMETRIA estuda a dilatação dos corpos. Quando a temperatura, que é a medida do grau de agitação das moléculas de um corpo, aumenta,as partículas se movimentam com maior intensidade, surgindo então um aumento na amplitude das vibrações atômicas e da distância média entre os átomos e as moléculas que os constituem, e então eles se dilatam.A medida da diferença do grau de agitação das partículas em dois instantes é dada por: 
ΔT=T-T0.
Esta é diretamente proporcional ao comprimento inicial do corpo e a variação de temperatura a qual ele é submetido, esta proporção se transforma numa igualdade com a introdução de uma constante, sendo definido pela equação:
∆L=L0.α.ΔT.
No ramo da construção civil é de suma importância saber a magnitude da dilatação dos materiais utilizados,como 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.
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.
1 - Dilatação Linear: É a dilatação ou contração de uma das dimensões de um sólido na variação de temperatura, dilata basicamente o comprimento do sólido. A dilatação linear (Figura 1) é diretamente proporcional á variação de temperatura (Tf – ti), ao comprimento inicial Li, e depende do material em que o sólido é constituído (coeficiente de dilatação linear).
Figura 1 – Dilatação Linear com variação da temperatura
2 - Dilatação Superficial: É a dilatação ou contração de sua área, ou seja, altera duas dimensões no sólido, quando ocorre a variação de temperatura(Tf – ti). A dilatação superficial (Figura 2), a sua variação depende da temperatura e do material utilizado (coeficiente de dilatação superficial), o coeficiente é duas vezes o coeficiente de dilatação térmica linear.
Figura 2 – Dilatação Superficial.
3- Dilatação Volumétrica: É a dilatação ou contração do volume de um sólido ou liquido nas três dimensões (Largura, Comprimento e altura), quando ocorre a variação de temperatura (Tf – ti). Na dilatação volumétrica (Figura 3) o coeficiente de dilatação é três vezes o coeficiente de dilatação linear.
Figura 3 – Dilatação Volumétrica.
Introdução experimental
Materiaisutilizados
Ebulidor;
Dilatômetro linear;
3 barras de material desconhecido;
1 cuba de aquecimento
1 bequer balão;
1 placa cilíndrica.
Procedimentosexperimentais
Ler o termômetro do laboratório para determinar a temperatura ambiente em grau célsius, e registrar este valor como T0. 
Ligamosa cuba de aquecimento, e no seu interior foi introduzido um béquer balão cheio de água, com a boca tampada com uma rolha de cortiça, deixando apenas como saída do vapor uma mangueira de borracha.
Foi colocada então no dilatômetro linear uma barra de material desconhecido, sendo feitas todas as conexões da mangueira citada anteriormente a barra. 
Após isso, foi medida o comprimento inicial do experimento, e ajustado o “zero” do relógio marcador.
Em seguida foram introduzidos os termômetros, um no ebulidor e o outro no fim da barra do material desconhecido.
Quando os termômetros alcançaram um certo equilíbrio, pode-se perceber que a medida no relógio marcador foi alterada, mostrando assim que o material se dilatou, sendo então anotada essa medida.
Através das fórmulas utilizadas, pode ser então calculado o coeficiente de dilatação linear da barra do material desconhecido.
Todo o processo foi repetido mais duas vezes, com outras duas barras de outros materiais, também desconhecidos.
Fórmulas utilizadas
Δt = (temperatura no ebulidor + temperatura na saída) / 2 - T0
Onde:
Resultados
Experimento 1
Temperatura inicial 26ºc.
L0 = 497mm
Δt = (99 +95) /2 -26=
Δt = 71ºc
α = 0.61/ (497 * 71) =
α = 1,73 x 10 -5 ºc -1
ΔL = 497 * 1,73 x 10 -5 * 71
ΔL = 0.61mm
Experimento 2
Temperatura inicial 25ºc.
L0= 497mm
Δt = (99 +97) /2 -25=
Δt = 73ºc
α = 0.595/ (497 * 73) =
α = 1,64 x 10 -5 ºc -1
ΔL = 497 * 1,64 x 10 -5* 73
ΔL = 0.595 mm
Experimento 3
Temperatura inicial 25ºc.
L0= 497mm
Δt = (99 +95) /2 -25=
Δt = 72ºc
α = 0.385/ (497 * 72) =
α = 1,08 x 10 -5 ºc -1
ΔL = 497 * 1,08 x 10 -5* 72
ΔL = 0.385 mm
	
Conclusão
Rodrigo -
Fabio– O experimento em questão trata da dilatação linear térmica e podemos observar que na prática o como essa dilatação acontece para as tres barras metálicas de diferentes composições. O experimento deste tipo tem por objetivo principal mostrar que corpos (sólidos ou líquidos) quando aquecidos tendem a ter uma variação em suas dimensões (comprimento, largura e espessura). E que toda dilatação possui um coeficiente que se chama “Coeficiente de dilatação térmica.” No nosso caso os procedimentos foram feitos em função das 3 (três) barras, na qual verificamos o tipo de material de cada barra de acordo com o coficiente de dilatação térmica. Notamos também que a dilatação de cada uma das barras metálicas. É claro que elas não dilatavam com mesma proporção, pois dados materiais diferentes os coeficientes de dilatação linear também são diferentes. A “diferença” na dilatação de cada material pode ser bem observada nos cálculos apontados no presente ralatório.
Wanderson - 
Diego – Durante a realização do experimento intitulado “dilatometria”, pode-se perceber de maneira prática a dilatação que ocorre no sólido quando o aquecemos, a cerca de 95ºc. Foi empregado calor em três sólidos de diferentes materiais desconhecidos.
 	A PRIMEIRA BARRA, ao ser aquecida, dilatou-se 0,61mm, sendo a barra com o maior dilatamento, e ao utilizar as fórmulas pertinentes, foi encontrado o seu coeficiente de dilatação linear. Tendo como resultado α = 1,73 x 10 -5 ºc -1 . Em bibliografia, o material que mais se aproxima desse valor é o COBRE. 
A SEGUNDA BARRA, ao ser aquecida, dilatou-se 0,595mm, e ao utilizar as fórmulas pertinentes, foi encontrado o seu coeficiente de dilatação linear. Tendo como resultado α = 1,64 x 10 -5 ºc -1 . Em bibliografia, o material que mais se aproxima desse valor é o LATÃO.
A TERCEIRA BARRA, ao ser aquecida, dilatou-se apenas 0,385mm, sendo a que teve a menor dilatação, e ao utilizar as fórmulas pertinentes, foi encontrado o seu coeficiente de dilatação linear. Tendo como resultado α = 1,08 x 10 -5 ºc -1 . Em bibliografia, o material que mais se aproxima desse valor é o AÇO. 
BIBLIOGRAFIA
FÍSICA E VESTIBULAR, Dilatometria. Disponível em:
<http://fisicaevestibular.com.br/termica4.htm> Acesso em 05 mar. 2015.
SÓ FÍSICA, Dilatação Linear. Disponível em:
<http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Dilatacao/linear.php> Acesso em: 05 mar. 2015.
CARVALHO, THOMAS. Dilatação linear. Disponível em:
<http://www.infoescola.com/fisica/dilatacao-linear/>Acesso em: 05 mar. 2015.