lab de física 2, dilatação térmica

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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>.