Relatório Expansão Térmica - Termodinâmica

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Universidade Estadual de Maringá
Departamento de Tecnologia-Campus Umuarama
RELATÓRIO DE FISICA EXPERIMENTAL II
CURSO: Engenharia Ambiental	 			 		TURMA: 51
ALUNO(s):	Carolina Sia Marotto R.A.:88276
Isabela de Jesus Sanchez R.A.:91858
Maria Júlia Bonfim Santana R.A.:89607
EXPERIMENTO: Expansão Térmica - Termodinâmica
DATA: 01/10/2014
OBJETIVOS: 
Determinar o coeficiente de dilatação linear de cobre, aço e alumínio.
REVISÃO TEÓRICA: 
A termodinâmica estuda as relações entre o calor trocado e o trabalho realizado num processo físico, que envolve uma massa de gás e o meio externo, ou seja, o meio ambiente. A dilatação térmica dos sólidos ocorre na maioria dos objetos aumentando de tamanho quando aumentamos sua temperatura. 
Um bom exemplo são os espaços que separam os blocos de concreto de uma calçada, ou até mesmo os espaços vagos nos trilhos de uma estrada de ferro. Pode-se verificar espaços assim em pontes muito longas, ou seja, elas não são construídas somente em um único bloco de concreto. 
Na verdade elas são formadas por vários blocos de concreto. Esses espaços são deixados pelos construtores de linhas férreas ou de pontes e calçadas, porque, como dissemos no parágrafo acima, com a elevação de temperatura, o aço e o concreto aumentam de tamanhos. Portanto, se uma linha férrea fosse construída com os trilhos se tocando, a dilatação que ocorreria quando os trilhos se aquecessem provocaria o entorta mento da linha.
 Com as pontes algo semelhante aconteceria, pois se ela fosse construída somente com um bloco de concreto, quando aumentada sua temperatura, poderiam ocorrer rachaduras na ponte
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL: 
Mediu-se o comprimento L dos tubos (cobre, aço e alumínio) à temperatura ambiente;
Montou-se o tubo sobre o suporte conforme as orientações do professor;
Conectou-se o multímetro no termistor que estava dentro do suporte para a medição da resistência em função da temperatura;
Conectou-se o gerador de vapor aos tubos;
Ao ligar o gerador, este produziu vapor que passou no interior dos tubos, aquecendo-o. a temperatura foi obtida através da conversão da resistência do termistor em temperatura conforme a tabela abaixo.
Anotou-se o valor da resistência do termistor à temperatura ambiente em uma tabela;
Verificou-se se o dilatômetro estava na posição zero;
ligou-se o gerador de vapor e esperou ate que a resistência do termistor ficasse estável, anotando seu valor em uma tabela;
Fez a leitura no dilatômetro de ΔL, anotando em uma tabela;
Calculou-se Tinicial, Tfinal e a posição correspondente, anotando em uma tabela;
Calculou-se o coeficiente de dilatação linear, anotando em uma tabela;
Calculou-se o desvio percentual utilizando o valor teórico do coeficiente de dilatação linear, dado em tabela.
RESULTADOS:
Nesse experimento conseguimos obter o coeficiente de dilatação do cobre, aço e aluminio. Primeiro medimos o comprimento de todos os elementos citados através de uma trena, resistencia inicial e final foi obtida por meio de um aparelho chamado termistor, e as temperaturas iniciais e finais foram obtidas após medirmos a resistêcia, pois os valores foram tabelados. A variação da temperatura (∆T) foi obtida a partir da Equação 1:
A variação do comprimento foi obtida através da Equação 2:
Os dados obtidos foram apresentados na tabela 1.
Tabela 1 – Dados obtidos
	Material
	Lₒ (mm)
	Rₒ (Ω)
	R (Ω)
	∆L (mm)
	Tincial (◦C)
	Tfinal (◦C)
	∆T (◦C)
	Cobre
	700
	90,2
	9,6
	0,86
	 27
	83
	56
	Aço
	700
	96,2
	10,4
	0,57
	 26
	80
	54
	Alumínio
	700
	99,6
	11,3
	1,2
	 25
	81
	54
Através dos dados obtidos da tabela 1, foi calculado o α experimental e o desvio percentual (d%), e o α teórico possui valores tabelados. O α experimental calculamos através da Equação 3:
E o desvio percentual é calculado pela Equação 4:
Os resultados calculados foram apresentados na tabela 2.
Tabela 2- Resultados calculados
	Material
	α teórico (/◦C)
	α experimental (/◦C)
	d%
	Cobre
	17,6
	21,9 
	24,4
	Aço
	11,3 a
 13,5
	15,03
	11,7
	Alumínio
	23,4
	31,7
	35,47
DISCUSSÃO E CONCLUSÕES:
Com este experimento conclui-se que a temperatura ambiente influencia nas medias, pois o α a ser calculado depende da Tinicial = Temperatura Ambiente. Além disso, percebeu-se também que o desvio percentual encontrado foi grande, devido um dos fatos que quanto mais tempo demora a realizar o experimento menor será o erro, pois as barras entram em equilíbrio térmico.
Além disso, variação de comprimento de uma barra ao ser aquecida depende do material que a constitui. Sendo assim os materiais dilatam, pois quando um corpo absorve calor, a agitação térmica de suas moléculas torna-se mais intensa, provocando um aumento na temperatura desse corpo. 
Com o aumento da agitação térmica, aumenta a amplitude de vibração de cada átomo, assim o volume necessário para acomodar os átomos ou moléculas de uma substância em alta temperatura é maior do que o volume ocupado pelas mesmas partículas quando o material está em temperaturas mais baixas. Com os resultados obtidos, pode sim calcular a expansão volumétrica, pois temos uma relação entre os coeficientes de dilatação linear e volumétrica:
β = 2α 
γ = 3α
 β = 
Diante disso, chega-se ao coeficiente de expansão volumétrica (γ) das três barras.
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