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UNIVERSIDADE FEDERAL DO AMAZONAS - UFAM FACULDADE DE TECNOLOGIA - FT DEPARTAMENTO DE FÍSICA - DF CURSO – ENGENHARIA DE PETRÓLEO E GÁS Dilatação Térmica Marcos Vinicius-21555407 Paulo Lennon- 21552148 Wesley Leão-21553940 Relatório referente a disciplina IEF 020 – Laboratório de Física II , com o intuito de obter conhecimentos a respeito de um dos ramos de estudo da disciplina. MANAUS - AM 2017 1 Introdução O conceito do calor é expresso como uma energia térmica no processo de transferência, devido a uma diferença de temperatura entre dois corpos, onde a mais elevada se propaga para a menor. A temperatura por sua vez, é uma medida da agitação das partículas que compõe certo material. E um dos efeitos a ser considerado neste trabalho é a dilatação térmica. A dilatação térmica dos materiais com o aumento da temperatura deve ser levada em conta em muitas situações da vida prática. Quando uma ponte está sujeita a grandes variações de temperatura ao longo do ano, por exemplo, é dividida em trechos separados por juntas de dilatação, para que o concreto possa de expandir nos dias quentes sem que a ponte se deforme (HALLIDAY, 2009). De acordo com RAMALHO, NICOLAU & TOLEDO (2003), para tornar precisa a noção de temperatura, recorremos às variações que certas propriedades dos corpos sofrem quando muda a sensação térmica. Por exemplo, conforme Figura 1, o comprimento de uma barra aumenta (dilata) quando ela se torna mais quente. Desse modo, a temperatura da barra pode ser avaliada indiretamente pelo valor assumido por seu comprimento L. Figura 1 – Dilatação Térmica. Fonte: MENDES. A dilatação correspondente a um aumento de espaçamento médio da estrutura microscópica. Assim, num corpo sólido, se dois de seus pontos estão inicialmente à distância , a variação desta distância é proporcional a . Para uma variação de temperatura suficientemente pequena, é também proporcional a . Logo, Onde a constante de proporcionalidade representa o coeficiente de dilatação linear. (NUSSENZVEIG, 2014). A unidade do coeficiente . Embora varie ligeiramente com a temperatura, na maioria dos casos pode ser considerado constante para um dado material. (HALLIDAY, 2009) 2 Parte Experimental 2.1 Objetivo Determinar o coeficiente de dilatação térmica para três materiais: latão, cobre e aço. 2.2 Materiais necessários Um ebulidor; Um extensômetro; Um termômetro; Três tubos de: latão, cobre e aço; Um recipiente para escoamento do líquido; Um grampo; Dois suportes. 2.3 Procedimentos 1. Montar o tubo com uma das extremidades fixa e a outra móvel, acoplada a um extensômetro. Ao passar uma corrente de vapor d'água pelo tubo, este sofrerá uma dilatação que é registrada pelo extensômetro, em centésimos de milésimos; 2. Anotar a temperatura inicial do tubo (ele está em equilíbrio térmico com o ambiente); 3. Medir o comprimento L do tubo (entre o ponto de fixação e o acionador do extensômetro); 4. Zerar o extensômetro. Se encontrar dificuldades operacionais para zerá-lo, anote a leitura que ele registra; 5. Ligar o ebulidor até começar a sair vapor pela outra extremidade do tubo. Nesta etapa, anote a leitura do extensômetro; 6. Repetir os procedimentos anteriores para o tubo de outro material. IMPORTANTE a) Verificar se o ebulidor está pelo menos, com 2/3 de água; b) Qualquer choque na montagem, ou mesmo na mesa, pode alterar a aferição da medida. 2.4 Resultados e Discussão A partir dos procedimentos citados acima, foram mensurados os principais dados utilizados no experimento e estes constam na Tabela 1 abaixo. 2.5 Questão 1. Compare os valores obtidos com os valores tabelados e enumere as possíveis fontes de erro do experimento. Tabela 2 – Comparação dos resultados obtidos com os valores teóricos Considerando que na diferença das dilatações lineares de cada material com os valores obtidos e os valores teóricos, possivelmente tenham ocorridos erros devidos a falta de aferição do termômetro, falhas nas leituras feitas pelos observadores, aproximação dos valores nos cálculos das dilatações térmicas lineares e desgaste do material utilizado. 3 Conclusão Os coeficientes de dilatação térmica para cada material analisado foram para o aço igual a 1,19 x 10-5 ºC-1 , para o cobre foi igual a 1,17 x 10-5 ºC-1 e para o latão é igual a 1,84 x 10-5 ºC-1 onde esses valores comparados aos valores teóricos apresentam uma diferença a qual foi provocada pela falta de aferição do termômetro, falhas nas leituras feitas pelos observadores, aproximação dos valores nos cálculos das dilatações térmicas lineares e desgaste do material utilizado. 4 Referências GODOI, Walmor Cardoso. Física 2: Temperatura, Calor e a Primeira Lei da Termodinâmica. Universidade Tecnológica Federal do Paraná- UTFPR, 2014. Disponível em: <https://pt.slideshare.net/walmorgodoi/fisica-02-temperatura-calor-e-a-1a-lei-da-termodin6amica> HALLIDAY, David. Fundamentos de física, volume 2: gravitação, ondas e termodinâmica/ Halliday, Resnick, Jearl Walker; tradução e revisão Ronaldo Sérgio de Biasi.- Rio de Janeiro: LCT, 2009. NUSSENZVEIG, Herch Moysés – Curso de física básica, 2: fluidos, oscilações e ondas, calor/ H. Moysés Nussenzveig. – 5. Ed. – São Paulo: Blucher, 2014. RAMALHO, Francisco Junior, NICOLAU, Gilberto Ferraro & TOLEDO, Paulo Antonio de Soares. Física 2. São Paulo: Moderna, 2003. TEIXEIRA, Mariane Mendes. "O que é dilatação térmica linear?"; Brasil Escola. Disponível em <http://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-dilatacao-termica-linear.htm>.
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