8º EXPERIMENTO TEMPERATURA E CALOR- DILATAÇÃO LINEAR DE UM SÓLIDO METÁLICO,

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8º EXPERIMENTO TEMPERATURA E CALOR- DILATAÇÃO LINEAR DE UM SÓLIDO METÁLICO
RELATÓRIO DE LABORATÓRIO DE ONDAS E TERMODINÂMICA
ALEXANDRE PERES WANDERLEY JUNIOR - 2013020363
ANDERSON NUNES SILVA - 2013020377
DENNYS LACERDA DE ARAÚJO MARTINS – 2013020352
HALLYSON GALDINO MARQUES - 2013020341
TULIO SALES DE OLIVEIRA – 2013020338
WEBERT ARAUJO OLIVEIRA - 2013020339
UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO
BACHARELADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA
Quando os corpos são submetidos a uma variação de temperatura eles dilatam, ou seja, sofrem aumento ou diminuição nas suas dimensões. Esse relatório aborda o estudo feito em uma prática experimental de dilatação, a qual 
consistiu na dilatação de corpos de prova (aço e cobre) em um aparato experimental constituído com uma base metálica com dilatometrô que recebia calor para os corpos de prova vindo de um recipiente com água que era aquecido. Com base nesta prática experimental foi discutido e comentado alguns conceitos sobre a dilatação linear de um sólido metálico.
INTRODUÇÃO
Quando os corpos são submetidos a uma variação de temperatura eles dilatam, ou seja, sofrem aumento ou diminuição nas suas dimensões. Vale deixar bem claro que essa variação é bem pequena, e que muitas vezes ela não é perceptível a olho nu, necessitando, assim, de equipamentos, como o microscópio, para poder visualizar.
 Os corpos dilatam quando sofrem aumento na sua temperatura. Sabe-se que quando ocorre a variação da temperatura do corpo, os átomos que o constituem se agitam mais, com isso a distância média entre eles aumenta. Assim sendo, o corpo ganha novas dimensões, ou seja, ele se dilata. De uma forma geral, todos os corpos se dilatam após serem aquecidos e se contraem 
após terem sua temperatura reduzida.
ABORDAGEM TEÓRICA
Em geral, os materiais se dilatam quando são aquecidos e se contraem quando são resfriados. Os sólidos se dilatam muito pouco, os líquidos se dilatam um pouco mais que os sólidos (para o mesmo volume) e os gases se expandem a um grande volume quando são aquecidos. A variação de comprimento que um sólido sofre ao ser aquecido é proporcional a variação de temperatura. Se uma haste de um determinado material tem um comprimento L0 e a temperatura varia por uma quantidade ∆T, então a variação ∆L no comprimento da haste pode ser dada por 
ΔL=L0 .α .ΔT . (1)
onde a constante α é chamada de coeficiente de dilatação linear. A sua unidade é K-¹ ou (ºC)-¹. Seu valor é diferente para materiais diferentes e é independente da massa e dimensões do corpo, dependendo somente da natureza do material. A Eq. (1) é válida se a variação de temperatura não for muito grande para que não modifique as características do material.
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL E ANÁLISE DOS RESULTADOS 
Material utilizado
02 corpos de prova; 
01 pinça com mufa fixa; 
01 balão volumétrico; 
01 lamparina; 
01 pano de limpeza; 
01 recipiente com água; 
01 base principal metálica com dilatômetro e
02 termômetros.
Foi feito a montagem conforme a Fig. 02, colocando um termômetro dentro da mangueira de saída (deixe a marca 90 ºC para fora). 
Colocou-se um segundo termômetro no orifício da rolha do reservatório contendo água. O bulbo do termômetro ficou afastado de 1 a 2 cm do fundo do balão, não tocando-se de modo algum. 
Determinou-se o comprimento inicial L0 do corpo de prova, distancia entre o centro da guia com mufa até o medidor
L0 = 0.495m
Determinou-se a temperatura inicial T0 da barra medindo a temperatura ambiente. 
T0 = 28 °C 
Ativou-se a fonte de calor observando-se o que acontecia quando a temperatura no corpo de prova começava a aumentar:
Observou-se que quando a temperatura aumenta o corpo de prova começa a aumentar de tamanho, ou seja, começava a se dilatar, até atingir a dilatação máxima. 
Aguardou-se para que o corpo de prova chega-se a temperatura máxima (consequentemente, a dilatação máxima) . O momento para a execução desta leitura foi de (no mínimo) 60 segundos após a estabilização dos medidores. Após o equilíbrio térmico, mediu-se as temperaturas nos pontos de entrada e saída do vapor. 
Tf =100°C
Mediu-se no dilatômetro a variação ∆L sofrido pelo corpo de prova. 
∆L = 0.42 x 10-¹m
Usando a Eq. (1), calcule o coeficiente de dilatação linear α do corpo de prova e determine, através da Tabela 01, o tipo de material de que é feito o corpo de prova. 
α = 1,1 X 10^-5 °C^-1
o corpo de prova é feito de: AÇO.
Repetiu-se o processo para uma segunda barra
Lo= 0,495m
To= 35°C
Tf= 100°C
∆L= 0.23 x 10-³m
α =1,178 X 10^-5 °C^-1
 5 – QUESTIONÁRIO:
 5.1 – O que aconteceria se o corpo de prova utilizado fosse resfriado a 0 °C no lugar de ter sido aquecido? 
Como o material está sendo resfriado para uma temperatura bem menor que a sua natural o coeficiente de dilatação fica negativo e ocorro uma contração do mesmo.
5.2 – O que ocorre se duas barras uniformes, olhe a Fig. 03, formada de cobre e ferro for aquecida? E se a mesma for resfriada? 
Como o cobre tem maior coeficiente de dilatação linear ele irá dilatar mais rapidamente ao ser aquecido e ao ser resfriado irá contrair mais rapidamente também.
5.3 – Um termômetro comum consiste de uma coluna de mercúrio em um tubo de vidro. Com base em seu funcionamento, qual material deve ter o maior coeficiente de dilatação linear, o vidro ou o mercúrio? Explique.
O mercúrio deve ter maior coeficiente de dilatação linear, já que o mesmo dilata se deslocando no vidro para que possamos identificar a temperatura que estamos querendo medir. 
5.4 – Uma chapa de concreto usada em construção de estradas é colocada no lugar quando a temperatura ambiente é de 20 °C. Se o seu tamanho é de 20,478 m, calcule o mínimo espaçamento entre as chapas para que não haja curvaturas. Assuma que a temperatura máxima que pode ser atingida seja 55 °C. (αcon = 1,2 × 10 –5 ºC –1) 
(Os cálculos da respectiva questão estão em anexo.)
5.5 –Explique porque os fios que passam energia elétrica conectadas aos postes não são esticados totalmente?
Bom, como os fios são de cobre é necessário que, por conta da dilatação deles, não sejam totalmente esticados, pois estarão expostos as variações constantes de temperatura/tempo.
5.6- As linhas de trem são feitas por trilhos paralelos que não são conectados entre si, apesar de serem próximos. Explique o motivo desta separação entre os trilhos paralelos e o que aconteceria caso fossem montados sem esta separação?
São montados separadamente por que sofrem dilatação de acordo com a temperatura e/ou velocidade que o trem passa pelos trilhos, se não for montados dessa forma irão dilatar modificando o caminho e causando acidentes.
CONCLUSÃO
	
Em virtude da pratica realizada podemos chegar a conclusão que o coeficiente de dilatação linear de sólidos metálicos varia de acordo com o metal utilizado. Percebemos que para mesma variação de temperatura diferentes materiais se dilatam por quantidades diferentes. A sua aplicação é bastante vasta na área da engenharia alguns exemplos seriam em ferrovias, em fios que passam energia elétrica, em rodovias entre outas. Portanto o estudo e práticas sobre o assunto foi de suma importância para o conhecimento de todos os alunos que participaram..
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
 [1] - Resnick, Halliday, Krane, Física 2, 5ª Edição, LTC, 2007.
 [2] - Sears & Zemanski, Young & Freedman, Física II, Ondas e Termodinâmica, 12ª Edição, Person, 2008.
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