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UNIVERSIDADE PAULISTA INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS CURSO SUPERIOS DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA BÁSICO EXPERIMENTO 4° CALORIMETRIA – DILATAÇÃO TÉRMICA DOS SÓLIDOS. NOME: KELITON DOS ANJOS VAZ DE CAMPOS RA: C43BAD-0 NOME: PETERSON ASSIS BEZERRA RA: C51874-3 NOME: JULIANA CAROLINE DOS SANTOS ALVES RA: C440CH-3 TURMA: EB3Q17- B4 LABORATÓRIO DE ELÉTRICA BÁSICA: CALORIMETRIA – DILATAÇÃO DOS SÓLIDOS. SOROCABA 2016 TERÇA FEIRA PRIMEIRO HORARIO PAR Dilatação Térmica dos Sólidos. Com a finalidade de observar a dilatação térmica dos sólidos, foram realizados experimentos utilizando-se de componentes como barra de alumínio, ferro e latão,relógio comparador , régua para medição da barra,termômetros e um recipiente com agua. Visando certificar a dilatação dos mesmos e comprovar a efetividade e variação de cada um, onde os mesmos serão analisados e será feito os apontamentos necessários para comprovar a veracidade sobre sua respectiva dilatação térmica depois de aquecidos. Introdução No dia-a-dia podemos observar que entre os trilhos de ferro, nas quadras de futebol, em pontes e viadutos existem pequenas fendas de dilatação que possibilitam a expansão da estrutura sem que ocorram possíveis trincas e danos na estrutura. Esses acontecimentos são explicados através da dilatação térmica. A temperatura mede o grau de agitação das moléculas, um grau de agitação maior indica uma temperatura maior. Assim, quando aquecemos um corpo conseqüentemente aumenta-se o grau de agitação das moléculas que o constitui. Esse acontecimento faz com que ocorra um aumento nas dimensões do corpo, fenômeno esse denominado de dilatação térmica. A diminuição de temperatura provoca, por conseqüência, a diminuição nas dimensões do corpo, chamada de contração térmica. Mas o que explica a dilatação térmica? Será somente o aumento da temperatura do corpo? Não, o que explica a dilatação térmica são as forças intermoleculares, essas fazem com que a distância entre as moléculas aumente ou diminua. Nos sólidos, o aumento ou diminuição da temperatura provoca alteração nas dimensões lineares, como também nas dimensões superficiais e volumétricas. Dilatação Linear dos Sólidos Para compreender a dilatação linear observe a gravura abaixo que demonstra a expansão de uma barra metálica de comprimento Li após a mesma ser aquecida. Se essa barra metálica for homogênea é fácil compreender que cada unidade de comprimento da barra, após ser aquecida, sofre a mesma dilatação por unidade de variação de temperatura, ou seja, todos os centímetros da barra devem sofrer a mesma dilatação se for aquecida igualmente. Realizando esse experimento de aquecimento da barra verifica-se que a variação do comprimento da mesma é proporcional à variação da temperatura sofrida por ela. Assim, podemos escrever a seguinte equação que determina a dilatação linear dos sólidos: ΔL = LiαΔt Onde ΔL é a variação do comprimento, ΔL = Lf – Li. Δt é a variação da temperatura, Δt = tf – ti. α é uma constante de proporcionalidade denominada de coeficiente de dilatação linear, e a sua unidade é o °C-1. Cada material tem um coeficiente de dilatação linear próprio, o do alumíno, por exemplo, é 24. 10-6 °C-1. A dilatação linear é bem freqüente no cotidiano, ela acontece, por exemplo, nas geladeiras e nos temporizadores dos sistemas de iluminação. Isso acontece através de uma lâmina bimetálica, que como o próprio nome diz, é constituída de duas lâminas de materiais diferentes com comprimentos iguais. Ao ser percorrida pela corrente elétrica a lâmina se aquece provocando a dilatação das lâminas que constituem a lâmina bimetálica. Como elas são feitas de matérias diferentes, uma irá dilatar mais que a outra, ou contrair mais que a outra. Esse fato de dilatação e contração das lâminas faz com que o circuito elétrico, no qual estão inseridas, seja aberto ou fechado. Nas geladeiras perceber-se que em um determinado período do seu funcionamento diário ela desliga automaticamente, voltando a funcionar minutos depois. Com o sistema de iluminação acontece o mesmo. Em seu sistema existe a lâmina bimetálica que faz com que as lâmpadas fiquem ligadas durante certo tempo programado, após esse tempo ela apaga por conta própria. Desenvolvimento Experimental Lista de materiais Régua Barras de alumínio, ferro e latão Dilatômetro linear. Balão com água Termômetros Relógio comparador Montagem: Com o auxilio de uma régua medimos o comprimentos das barras a temperatura ambiente, adotamos como temperatura ambiente 26,5° C. Os comprimentos iniciais das barras foram: Lo (alumínio): 564 mm Lo (ferro): 573 mm Lo (latão):570 mm Após fixar a barra novamente ao dilatômetro zerou-se o relógio comparador. Ligou-se o gás para acender o fogo e aquecer a água até chegar a seu ponto de ebulição. Após a água chegar a temperatura de ebulição o vapor passou pela mangueira ligada ao balão de água até chegar a barra metálica. Foi possível medir a temperatura do vapor que passava pela barra através de um “caninho” de escape. Ao sofrer dilatação a barra pressionou o relógio comparador que mediu a dilatação térmica linear da barra (∆L). Resultados Obtidos 1.Medições realizadas para as barras: Grandeza Medida Alumínio Ferro Latão ∆L (mm) 0,82 0,38 0,63 Lo (mm) 564 573 570 ᶱi (°C) 26,5 26,5 26,5 ᶱf (° C) 82 84 80 ∆ᶱ (°C) 55,5 57,5 53,5 2.Coeficiente de dilatação das barras: Barras Coeficiente de dilatação (α) Alumínio 0,000026196 Ferro 0,000011533 Latão 0,000020659 3.Erro percentual do coeficiente de dilatação linear tabelado e o obtido: Coeficiente de dilatação térmica tabelado: Materiais °C-¹ Alumínio 0.000024 Ferro 0.000012 Latão 0.000019 E%= αTabelado – α Obtido x 100 αTabelado Materiais E% Alumínio Ferro Latão Análise os Dados Conclusão: Referências: http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/dilatacao-termica-dos-solidos.htm Publicado por: Tiago Dantas em Termologia. Acessado em 01/05/2016. http://www.webcalc.com.br/engenharia/dilat_alfa.html por: - "Projetista de Máquinas”-Escola pro-tec. –“Máquinas”- A.L. Casillas.
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