Dilatação Térmica

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CURSO DE ENGENHARIA
FÍSICA EXPERIMENTAL II
Relatório 08 – Dilatação Térmica
Professor: Décio Alves da Silva
Aluno: Alan Jhones Castro dos Santos
Matrícula: 201301725927
Alteração no comprimento de um metal por variação de temperatura
Objetivo:
- Relacionar a variação de comprimento de um corpo de prova em função do comprimento inicial e da variação de temperatura Δt.
Materiais Necessários:
- 01 base principal metálica com medidor de dilatação, divisão um centésimo de milímetro, escala milimétrica, guia com mufa, guia de saída e sapatas niveladoras;
- 01 copo de prova em latão e outro em cobre;
- 01 conexão rápida de saída com duto flexível e expansão terminal;
- 01 conjunto com conexão rápida de entrada, orifício para termopar, duto flexível e rolha;
- 01 pinça com mufa fixa;
- 01 balão volumétrico;
- 01 haste com fixação M5;
- 01 medidor de temperatura;
- 01 sensor tipo K;
- 01 batente móvel fim de curso.
 3. Montagem: Montar o sistema da seguinte forma:
Base principal metálica com medidor de dilatação, divisão um centésimo de milímetro, escala milimétrica, guia com mufa, guia de saída e sapatas niveladoras
 Relógio Comparador;
 Balão Volumétrico e medidor de temperatura.
 4. Andamento das Atividades:
 OBS: Menor divisão do relógio comparador é 0,01 mm.
 Corpo de prova em Latão
 4.1. Determine o comprimento inicial do corpo de prova, distância L0 entre o centro da guia com mufa até o medidor (este é o único trecho do corpo de prova que terá influência sobre a leitura indicada pelo medidor).
 L0 = 300 mm
 4.2. Determine a temperatura inicial θ0 do sistema.
 θ0 = 23 0C
 4.3. Ative a fonte de calor e aguarde para que o corpo de prova atinja a temperatura máxima. O momento para a execução desta leitura deve ser (no mínimo) 60 segundos após a estabilização dos medidores.
Após o equilíbrio térmico, determine as temperaturas nos pontos de entrada e saída dos vapores.
 Resposta: Temperatura de Entrada: 94 0C
 Temperatura de Saída: 97 0C
Coincidem estas temperaturas? Justifique a sua resposta.
 Resposta: Não são extas, por causa da troca de calor com o latão.
 4.4. Calcule a temperatura média final θ do corpo de prova.
 Resposta: 95,5 0C
 4.5. Calcule a variação de temperatura Δθ sofrida pelo corpo de prova.
 Resposta: Δθ = θ - θ0 = > Δθ = 95,5 – 23 => Δθ = 72,5 0C
 4.6. Meça a variação de comprimento ΔL sofrida pelo corpo de prova.
 Resposta: 0,38 mm
 4.7. Represente matematicamente a relação existente entre ΔL e L0 (para uma mesma variação de temperatura) identificando cada termo da mesma.
 Resposta: ΔL = L0 * α * Δθ => α = ΔL/ L0 * Δθ => α = 0,38 / 300 * 72,5
 ΔL = 0,38 mm => α = 0,38 / 21.750
 L0 = 300 mm => α = 0,00001747
 Δθ = 72,5 0C 
 4.8. Verifique a validade da afirmação: “A variação de comprimento sofrida por um material (sob a mesma variação de temperatura) é diretamente proporcional ao seu comprimento inicial, isto é: ΔL * α * L0 
 Resposta: A variação de comprimento de uma barra ao ser aquecida é diretamente proporcional ao seu comprimento inicial e também depende do material que a constitui ,ou seja, a afirmação acima é verdadeira, como podemos ver nas seguintes fórmulas ΔL = L0 * α * Δθ ; L = L0 (1+ α * Δθ) ou ΔL = L – L0.
5. Andamento das Atividades:
 Corpo de prova em Cobre
 5.1. Determine o comprimento inicial do corpo de prova, distância L0 entre o centro da guia com mufa até o medidor (este é o único trecho do corpo de prova que terá influência sobre a leitura indicada pelo medidor).
 L0 = 300 mm
 5.2. Determine a temperatura inicial θ0 do sistema.
 θ0 = 22 0C
 5.3. Ative a fonte de calor e aguarde para que o corpo de prova atinja a temperatura máxima. O momento para a execução desta leitura deve ser (no mínimo) 60 segundos após a estabilização dos medidores.
Após o equilíbrio térmico, determine as temperaturas nos pontos de entrada e saída dos vapores.
 Resposta: Temperatura de Entrada: 97 0C
 Temperatura de Saída: 98 0C
Coincidem estas temperaturas? Justifique a sua resposta.
 Resposta: Não são extas, por causa da troca de calor com o cobre.
 5.4. Calcule a temperatura média final θ do corpo de prova.
 Resposta: 97,5 0C
 5.5. Calcule a variação de temperatura Δθ sofrida pelo corpo de prova.
 Resposta: Δθ = θ - θ0 = > Δθ = 97,5 – 22 => Δθ = 75,5 0C
 5.6. Meça a variação de comprimento ΔL sofrida pelo corpo de prova.
 Resposta: mm
 5.7. Represente matematicamente a relação existente entre ΔL e L0 (para uma mesma variação de temperatura) identificando cada termo da mesma.
 Resposta: ΔL = L0 * α * Δθ => α = ΔL/ L0 * Δθ => α = / 300 * 75,5
 ΔL = mm α = / 22.650
 L0 = 300 mm α = 
 Δθ = 75,5 0C
 5.8. Verifique a validade da afirmação: “ A variação de comprimento sofrida por um material (sob a mesma variação de temperatura) é diretamente proporcional ao seu comprimento inicial, isto é: ΔL * α * L0 
 Resposta: A variação de comprimento de uma barra ao ser aquecida é diretamente proporcional ao seu comprimento inicial e também depende do material que a constitui ,ou seja, a afirmação acima é verdadeira, como podemos ver nas seguintes fórmulas ΔL = L0 * α * Δθ ; L = L0 (1+ α * Δθ) ou ΔL = L – L0.
6. Conclusão:
 Através deste experimento podemos comprovar na prática o que vimos na teoria, ou seja, a variação de comprimento de uma barra ao ser aquecida é diretamente proporcional ao seu comprimento inicial. Vimos também que a variação de comprimento de uma barra também é diretamente proporcional á variação de temperatura. A variação de comprimento de uma barra ao ser aquecida depende do material que a constitui.
 Como a dilatação resulta em modificação do volume, podemos concluir que a mesma influi também na densidade das substâncias (d=m/V). Um desses resultados observa-se na formação dos ventos. O ar, quando aquecido, dilata-se e, por ter então menor densidade, sobe. Quando esfriar irá descer.