pratica dilatometro

Prévia do material em texto

Aula Prática de Metrologia – Uso do relógio comparador com o dilatômetro
1. Objetivos do experimento: 
Determinar o coeficiente de dilatação térmica de um sólido.
1.1. Objetivos envolvendo metrologia:
Escrever corretamente o valor experimental de uma grandeza.
Verificar o funcionamento prático do relógio comparador.
Análise de propagação da incerteza.
2. Resumo da Teoria: Faça um resumo teórico dos principais conceitos envolvendo dilatação térmica de sólidos
(consulte a biblioteca, internet, etc.).
3. Instruções para a tomada de dados: 
- Forme um grupo com 4 a 5 pessoas no máximo.
- A tomada de dados e o relatório serão feitos em grupo.
4. Cuidados Básicos durante o manuseio dos Instrumentos:
- Pegar nos instrumentos com as mãos limpas.
- Manusear cuidadosamente os recipientes de vidro.
- Cuidado: a placa aquecedora e o Bico de Bunsen pode provocar queimaduras graves.
- Avisar imediatamente o professor em caso de dúvidas ou problemas.
5. Material Utilizado:
 dilatômetro linear, termômetros, relógio comparador, chapa aquecedora e Bico de Bunsen.
6. Fundo de escala e precisão de cada instrumento:
A incerteza instrumental deve ser considerada em função do tipo de instrumento:
instrumento analógico: p = r/2 (r é a menor divisão da escala); instrumento digital: considere 1 algarismo do último dígito.
A menor leitura é o menor número escrito na escala e; a maior leitura o maior número escrito na escala.
instrumento menor leitura maior leitura incerteza
régua
Relógio comparador
Termômetro
7. Tomada de Dados:
Faça a montagem abaixo indicada:
- Posicione o corpo de prova no dilatômetro (tubo de latão, cobre, etc), soltando o manípulo (parafuso) do alinhador do
dilatômetro, coloque o corpo de prova com o tubo lateral de descarga do vapor do lado do relógio comparador. Neste
momento, não deixe a ponta do corpo de prova tocar no relógio comparador. Fixe o corpo de prova, apertando o
manípulo.
- Monte as conexões entre o balão, o corpo de prova e o béquer, conforme a figura abaixo.
- Introduza um termômetro no orifício da rolha e na mangueira de saída de vapor/água quente (cuidado para não
introduzir o termômetro na parte metálica da conexão mangueira/tubo, poderá quebrar o termômetro).
- Solte o manípulo e, com cuidado, avance o corpo de prova até que a ponta encoste na ponteira do relógio comparador,
fazendo o ponteiro grande se deslocar dando uma pequena leitura inicial. Alinhe o corpo de prova corretamente e aperte
o manípulo (parafuso) existente no topo do alinhador. Esta operação, por mais cuidado que se tome, deve acarretar um
pequeno deslocamento do ponteiro no relógio comparador, garantindo que o extremo livre da haste está tocando no
medidor.
- Acerte o zero da escala maior do relógio comparador, girando o anel recartilhado até que o zero da escala fique
alinhado com o ponteiro grande.
- Fixe o balão volumétrico à pinça e posicione-o sobre a chapa aquecedora ou Bico de Bunsen.
- Coloque água no balão volumétrico.
- Aqueça a água utilizando a chapa aquecedora (ligue o botão na posição de máximo). Quando a água ferver, o vapor
percorrerá o tubo metálico (corpo de prova), dilatando-o.
- Espere até que a posição do ponteiro grande do relógio comparador se estabilize (momento em que a temperatura
também estabilizou-se) para, então, fazer a primeira leitura dos mesmos.
- O relógio comparador registrará a variação no comprimento do tubo em relação ao comprimento inicial.
- Os termômetros T1 e T2 registrarão a temperatura na entrada e na saída de vapor do tubo, o que fornecerá a
temperatura média do tubo.
-Anote nas tabelas dadas a seguir os resultados experimentais.
- Para as outras leituras, deverá repetir todo procedimento cinco vezes. Desconecte a mangueira do tubo e retire-o.
Resfrie o tubo em água fria (jarra plástica). Monte o conjunto novamente. Faça a nova leitura.
7.1. Corpo de Prova:
Material do tubo: .................................... (latão, cobre, alumínio ou ferro).
Comprimento inicial do tubo (medir do manípulo fixador até a extremidade oposta do tubo):
L0 = (............... ± .............)mm.
Temperatura inicial do tubo (antes de iniciar o aquecimento):
T0 = (............... ± .............)ºC.
 Tabela 1:
Leitura ∆L (mm) T1 (ºC) T2 (ºC)
1
2
3
4
5
8. Análise dos Resultados:
- Calcule a partir da tabela 1 os valores médios e os desvios padrão de ∆L, T1 e T2 e escreva o melhor valor experimental
de cada grandeza na tabela 2:
 Tabela 2:
Leitura ∆L (mm) T1 (ºC) T2 (ºC)
valor médio
desvio padrão
valor experimental
- Calcule a temperatura final (após aquecimento) pela média entre T1 e T2 e propague o erro neste cálculo:
..................
2
TTT 21f =
+
= com o erro propagado ............s f = escreva o valor da temperatura final:
......................Tf ±=
- Calcule a variação de temperatura e propague o erro neste cálculo:
..................TTT 0f =−=∆ com o erro propagado ............sT = escreva o valor da variação de temperatura:
......................T ±=∆
- Calcule o coeficiente de expansão térmica linear α e propague o erro neste cálculo:
...................
TL
L
0
=
∆⋅
∆
=α com o erro propagado ............s =α escreva o melhor valor experimental do coeficiente
de dilatação térmica:
10 C....)................(......... −±=α
- Pesquise na literatura (bibliografia) o valor do coeficiente de dilatação linear, aceito para o material do corpo de prova
utilizado nesta experiência, o qual será considerado como referência e calcule o erro percentual:
10
referencia C..............
−
=α ......%..........%100%E
referencia
referencia
=⋅
α
α−α
=
9. Conclusões: (escreva um texto, ponderando as seguintes questões)
- Os objetivos desta experiência foram atingidos? Justifique.
- A partir do cálculo da incerteza e do erro percentual, este dilatômetro é preciso? É exato?
- Comente sobre a qualidade experimental dos resultados obtidos.
- Discuta eventuais fontes de erro e imprecisão.
- Como a equipe poderia corrigir os erros sistemáticos verificados na determinação do α ?
- Qual o papel da água na determinação do coeficiente de dilatação térmica?
- Por que as temperaturas dos dois termômetros não são iguais?
- O que a equipe pode concluir deste experimento?
10. Referências Bibliográficas: 
cite a bibliografia consultada segundo as normas da ABNT, exemplo:
- Carrero, J. C. B., Manual de Laboratório de Estática. 12a Edição. Editora. São Paulo: 2006.
- Van Vlack, L. H., Princípios de Ciência dos Materiais. 1a Edição. Editora Edgar Blücher. São Paulo. 1970.