dilatação termica

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA
ENGENHARIA DE ALIMENTOS
Física 
Experimental 
II
Dilatação Térmica
Experimento - Determinação do coeficiente linear (α)
Discentes: Iara Mercês
Lucas silva Araujo
Mariana Evangelista de Cerqueira
Vaneusa Santos Bispo
FEIRA DE SANTANA – BA
2017
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA - UEFS
DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS
Física Experimental II
Dilatação Térmica
Experimento - Determinação do coeficiente linear (α)
Orientador: Fredson Braz M. dos Santos.
1- OBJETIVOS
Reconhecer a ocorrência de dilatação do material após este ser submetido a aquecimento;
Obter a variação de dilatação linear;
Determinar o coeficiente de dilatação linear (α);
Reconhecer o material através do coeficiente de dilatação linear obtido.
2- INTRODUÇÃO
 
	Os líquidos se dilatam obedecendo as mesmas leis de dilatação dos sólidos. Primeiramente devemos nos lembrar que os líquidos não têm forma própria, e sim a forma do recipiente aonde eles se encontram. Portanto precisamos do estudo da dilatação volumétrica, pois quando aquecemos um liquido, aquecemos também o recipiente no qual ele esta contido.
Quando alteramos a temperatura de um corpo, algumas de suas propriedades físicas, como, por exemplo, dureza, condutividade térmica, etc., também são alteradas. Portanto, quando elevamos a temperatura de um corpo, vemos que suas dimensões geralmente são aumentadas. Esse fenômeno é conhecido como dilatação térmica. Em nosso cotidiano existem inúmeras situações que envolvem a dilatação térmica dos materiais. Quando colocamos uma quantidade de chá muito quente em um copo de vidro comum pode ocorrer de ele trincar. Isso ocorre porque a parte interna do copo se dilata ao ser aquecido, no entanto, o vidro é um mau condutor de calor de forma que a parte externa do mesmo demora para ser aquecida. Dessa forma, ocorre diferença de dilatação entre as partes interna e externa do copo, o que acaba por fazê-lo trincar. A dilatação é proporcional ao aumento de temperatura, mas não é a mesma para diferentes materiais, ou seja, mesmo para uma mesma variação de temperatura, a dilatação dos corpos não será a mesma para diferentes materiais, pois cada um tem um coeficiente de dilatação característico.
L – Dilatação linear;
α – Coeficiente de dilatação linear;
L0 – Comprimento inicial;
T – Variação de temperatura que o corpo sofreu .
	Dilatação superficial – Ocorre em corpos em que prevalece a variação de área e é calculada da mesma forma que a dilatação linear, porém ao invés do comprimento consideraremos uma superfície.
Densidade Aparente
 
	 A dilatação aparente é aquela diretamente observada, na qual o volume do líquido aumenta e este transborda. Quando se observa a dilatação de um líquido, ele está obrigatoriamente contido em um frasco que é aquecido simultaneamente com ele. Assim, ambos se dilatarão e, como a capacidade do frasco aumenta a dilatação que observaremos, para o líquido, será uma dilatação aparente. A dilatação real do líquido será maior do que a dilatação aparente, observada.
	A dilatação aparente do líquido também é proporcional ao volume inicial, Vo e à variação de temperatura, Δθ, de modo que:
3- MATERIAIS UTILIZADOS
Kit de dilatação linear com: suporte, micrômetro e barra metálica;
Água;
Régua;
Barras metálicas de materiais diferentes;
Mangueiras;
Aquecedor;
Termômetro.
4- PROCEDIMENTOS
Mediu-se inicialmente a temperatura do sistema, a qual era igual à temperatura inicial de 30º C da haste metálica, uma vez que a mesma se encontrava em equilíbrio térmico no laboratório.
Em seguida, mediu-se o comprimento da haste na temperatura ambiente de (), com o auxílio da escala milimetrada. Fixou-se uma de suas extremidades ao corpo do dilatômetro, encostando a outra extremidade ao elemento de contato do “relógio comparador” e “zerou-se” o mesmo.
Foi adicionada água ao balão de fundo chato, a água foi aquecida até o ponto de ebulição. O termômetro foi fixado dentro do balão volumétrico, para avaliação de aumento da temperatura da água. O vapor passou pela mangueira e o tubo do dilatômetro a fim de aquecer a haste metálica na mesma temperatura e estabelecer o equilíbrio térmico.
Observou-se atentamente no relógio comparador o aumento da dilatação linear da haste. À medida que a temperatura da água aumentou e, consequentemente a da haste também, a mesma se expandiu.
Após 3 minutos do cessamento do aquecimento, mediu-se na escala micrométrica do relógio comparador sua dilatação linear () e no termômetro a temperatura de equilíbrio térmico.
Esse procedimento foi realizado para as três diferentes hastes do experimento. E conseqüente análise da dilatação linear de cada uma.
5- RESULTADOS E DISCUSSÕES
Um corpo sólido, submetido à ação do calor, apresenta alterações em suas dimensões à 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 grande.
Ao analisar-se a dilatação linear de uma haste fina de comprimento inicial à temperatura . Variando a temperatura desta haste para , verifica-se que seu comprimento muda de valor, para .
A experiência mostra que a dilatação sofrida pela haste, é proporcional ao seu comprimento inicial e a variação de temperatura . Deste modo tem-se:
A constante de proporcionalidade a é denominada de coeficiente de dilatação linear. Seu valor depende da natureza do material da haste. 
	Na aula prática de Física II, para a determinação dos coeficientes lineares, foram feitas medições. As medidas efetuadas foram organizadas de acordo com a tabela abaixo:
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	2
	
	
	
	
	
	-2
	
	
	
	
	
	6,1 -2
	2,6239
	
	
	
	
	
	
Tabela01: Medidas realizadas durante o experimento e tratamento de dados para o bronze.
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	2
	
	
	
	
	
	-2
	
	
	
	
	
	4,5 -2
	2,6239
	
	
	
	
	
	
Tabela02: Medidas realizadas durante o experimento e tratamento de dados para o cobre.
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	-2
	
	
	
	
	
	-2
	
	
	
	
	
	18,0 -2
	
	
	
	
	
	
	
Tabela03: Medidas realizadas durante o experimento e tratamento de dados para o ferro.
A grandeza física que relaciona variação da dimensão com a variação de temperatura chama-se coeficiente de dilatação linear (), e é definido como:
		L = variação do comprimento da haste
		L0 = Comprimento inicial da haste
		T = variação de temperatura	
	
Com as medidas obtidas foram feitos os cálculos para a verificação dos coeficientes de dilatação lineares de cada material.
Barra de bronze
	Este é o resultado do coeficiente de dilatação* do Bronze.
Barra cobre
Este é o resultado do coeficiente de dilatação* do cobre
Barra ferro
Este é o resultado do coeficiente de dilatação* do ferro. 
*Devido às imprecisões na medição o valor do coeficiente encontrado afasta-se consideravelmente do real valor de seu coeficiente, devido às condições do ambiente realizado.
6- CONCLUSÃO
	De acordo com o experimento realizado, foi possível notar que substâncias diferentes dilatam-se com diferentes taxas, ou seja, possuem diferentes coeficientes de dilatação linear. 
Aumentando-se a temperatura de uma substância, suas moléculas passam a oscilar mais rapidamente e tendem a se afastar umas das outras. Como resultado disso ocorre a dilatação da sustância. Geralmente todas as formas de matéria – sólidas, líquidas, gasosas ou plasmas – normalmente se dilatam quando ao serem aquecidas, e contraem-se quando resfriadas, Com poucas exceções.
7- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASCHAVES, Alaor.; FÍSICA BÁSICA: Gravitação, fluidos, ondas, termodinâmica Rio de Janeiro:LTC, 2007.
Disponível em: http://www.sofisica.com.br/conteudos/Termologia/Dilatacao/linear.php
Acesso em: 16 dez. 2017 15h00min.
HEWITT,Paul G.; FÍSICA CONCEITUAL 9ª edição, Porto Alegre: Bookman, 2002.
RESNICK, Robert; HALLIDAY, David; KRANE, Kenneth S.; FÍSICA II, 5ª edição, volume 02; Ed. LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 2003.
SEARS, Francis; ZEMANSKY, Mark W; KRANE, YOUNG, Hugh D; FÍSICA II Mecânica dos fluidos. Calor . Movimento Ondulatório, 2ª edição, Ed. LTC – Livros Técnicos e Científicos Editora S.A., 2000.