Dilatação térmica

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Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia 
 
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia 
 
 
Física II 
 
 
 
 
Dilatação térmica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Alunos: Hildo Viana, Kaio Santos, Jaryd Matias, Luidson Nascimento, 
Ramon Lima e Willian Lôbo 
Engenharia Civil 
3º período 
Professor: Vailton 
 
 
 
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia 
 
Nesta atividade foi estudada a dilatação térmica linear e determinado, 
experimentalmente, o coeficiente de dilatação do aço. 
 
1. Material utilizado 
 
 
Figura 1: Material utilizado na prática 
 
01 base de sustentação metálica 10cm x 67cm com régua de 52cm mais 02 gastes fixas na base para 
suporte dos corpos de prova e relógio comparador, precisão 0,01mm fixado na base. 
01 corpo de prova de metal (alumínio) 
01 termômetro -10ºC à +110ºC 
01 balão de destilação 250ml 
01 rolha com furo para termômetro 
01 garra com mufa para fixação e base 
01 tubo de látex com 40cm de comprimento com conexão para corpo de prova 
 
2. Fundamentos teóricos 
 
Quando um corpo recebe calor, sofre um aumento de temperatura e suas dimensões irão 
aumentar. Esse resultado é a dilatação térmica sofrida pelo corpo, que acontece em substâncias 
sólidas, líquidas e gasosas. 
Sabemos que os átomos não estão completamente parados, pelo contrário, eles vibram 
dentro da rede cristalina com uma certa amplitude. Então, ao receber claro, essa amplitude de 
vibração aumenta, que, por sua vez, faz aumentar também o espaçamento entre os átomos. Esse 
efeito, somado para todo o cristal, faz com que ele aumente suas dimensões. 
O tratamento matemático da dilatação é empírico, ou seja, baseado em observações 
experimentais. Nesse momento, vamos nos ater somente à dilatação linear, apenas em uma 
dimensão, de uma barra cujo comprimento inicial, ℓ0, é muito maior que sua espessura. A 
experiência nos mostra que sua dilatação, ∆ℓ, é diretamente proporcional ao comprimento inicial, 
ℓ0, e à variação de temperatura, ∆θ, sofrida por ela. 
 
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∆ℓ = ℓ0𝛼∆θ 
3. Procedimento experimental 
 
 Montou-se o equipamento, conforme a Figura 1, e foi acrescentado 50ml de água no 
interior do balão de destilação. Foi medido o comprimento inicial do tubo, ℓ0, e também sua 
temperatura inicial, ∆θ (que será a temperatura ambiente). O relógio foi ajustado para se iniciar 
do ponto 0. 
 Com o balão desconectado do tubo e também sem a rolha de borracha, acendeu-se a 
lamparina e a água do balão foi esquentada até a ebulição. Foi medida a temperatura da água em 
ebulição, θ, e anotada (essa será a temperatura final da barra). Depois, foi colocada a rolha de 
borracha no balão, que deve ser ligada ao tubo de prova pela mangueira látex. Espera-se o vapor 
preencher todo o interior do tubo, até que o sistema fique em equilíbrio térmico. 
 
 
4. Resultados e discussão 
 
Coeficientes de dilatação linear 
Substância 𝛼 (10−6ºC−1) 
Gelo 51 
Chumbo 29 
Alumínio 24 
Latão 19 
Cobre 17 
Concreto 12 
Aço 11 
Vidro comum 9,0 
Vidro pirex 1,2 
Invar 0,70 
Tabela 1: Coeficientes de dilatação linear de alguns materiais 
 
Material ℓ0 θ0 θ ∆ℓ 𝛼 
Alumínio 0,566 m 26ºC 98ºC 905𝑥10−5 2,22𝑥10−5 
Tabela 2: Determinação do coeficiente dilatação linear. 
 
 O experimento foi realizado com a barra de alumínio, portanto analisando e comparando 
as duas tabelas acima constatamos que o coeficiente de dilatação linear do alumínio foi de 
22,2𝑥10−6ºC−1; ou seja, um valor bem próximo ao fornecido pela tabela acima (24x10−6ºC−1). 
 
5. Conclusões 
 
Diante do que foi obtido e considerando a precisão limitada do experimento, percebe-se 
que a análise dos dados fornece uma interpretação viável da teoria. Conforme solicitado pelo 
experimento, conseguimos reproduzir na prática, a dilatação de um material metálico. 
Observamos que é necessário instrumentos de medida de alta precisão para determinar a dilatação 
da barra, pois o crescimento é realizado em submúltiplos de metro da ordem de micrômetros e 
são impossíveis de serem vistos a olho nu. Assim, podemos concluir que a dilatação é um 
fenômeno presente no nosso cotidiano, no entanto não conseguimos percebê-la. 
 
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6. Referências bibliográficas 
Gaspar, A. Física – Vol. 2. São Paulo: Editora Ática, 2000.