3-Dilatação Térmica (1)

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CAMPUS PRAÇA XI
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
FÍSICA EXPERIMENTAL
DILATAÇÃO TÉRMICA
Fábio da Cruz Moraes – Matrícula 201307287573
Turma: 3128
Prof.: Jorge Antunes Mattos
Rio de janeiro, 14 de Maio de 2015
RESUMO
O experimento teve como objetivo relacionar a variação de comprimento de um corpo de prova em função do comprimento inicial e da variação de temperatura Δt.
I – INTRODUÇÃO
Quando falamos de dilatação térmica, subdividimos o tema em 04 tópicos:
Dilatação Linear
Dilatação Superficial dos sólidos
Dilatação Volumétrica
Dilatação dos líquidos
O que poderíamos dizer sobre o que os pequenos espaços entre viadutos e trilhos de trem e um termômetro e uma restauração dentária possuem em comum? Embora pareça que nada, ambos se utilizam de um conhecimento sobre os materiais que nos rodeiam: o fato de que as dimensões dos objetos tendem a mudar com a temperatura. Chamamos esse fenômeno de dilatação térmica.
Neste experimento vamos tratar da dilatação de um sólido, checando a alteração no comprimento de um metal por variação de temperatura.
II – DESENVOLVIMENTO TEÓRICO
Ao utilizarmos os materiais listados abaixo, iremos efetuar a verificação do coeficiente linear de 02 sólidos, o Latão e o Cobre. Utilizando-nos de um medidor de dilatação, ativaremos uma fonte de calor e aguardaremos que o corpo de prova atinja sua temperatura máxima, após o equilíbrio térmico tomaremos nota das medidas de temperatura nos pontos de entrada e saída do vapor, determinando assim o coeficiente linear do corpo de prova. 
III – DESCRIÇÃO DO APARATO EXPERIMENTAL
01 base principal metálica com medidor de dilatação, divisão um centésimo de milímetro.
Escala milimétrica
Guia com mufa, guia de saída e sapatas niveladoras;
- 01 copo de prova em latão e outro em cobre;
 - 01 conexão rápida de saída com duto flexível e expansão terminal;
 - 01 conjunto com conexão rápida de entrada, orifício para termopar, duto flexível e rolha;
 - 01 pinça com mufa fixa;
 - 01 balão volumétrico;
 - 01 haste com fixação M5;
 - 01 medidor de temperatura;
 - 01 sensor tipo K;
 - 01 batente móvel fim de curso.
Montagem do sistema:
Base principal metálica com medidor de dilatação, divisão um centésimo de milímetro, escala milimétrica, guia com mufa, guia de saída e sapatas niveladoras
 Relógio Comparador;
IV – RESULTADOS E DISCUSSÃO DOS RESULTADOS
 4. Andamento das Atividades:
 OBS: Menor divisão do relógio comparador é 0,01 mm.
 Corpo de prova 
 4.1. Determine o comprimento inicial do corpo de prova, distância L0 entre o centro da guia com mufa até o medidor (este é o único trecho do corpo de prova que terá influência sobre a leitura indicada pelo medidor).
 L0 = 500 mm
 4.2. Determine a temperatura inicial θ0 do sistema.
 θ0 = 25 0C
 4.3. Ative a fonte de calor e aguarde para que o corpo de prova atinja a temperatura máxima. O momento para a execução desta leitura deve ser (no mínimo) 60 segundos após a estabilização dos medidores.
Após o equilíbrio térmico, determine as temperaturas nos pontos de entrada e saída dos vapores.
 Resposta: Temperatura de Entrada: 85 0C
 Temperatura de Saída: 99 0C
 4.4. Calcule a temperatura média final θ do corpo de prova.
 Resposta: 92 0C
 4.5. Calcule a variação de temperatura Δθ sofrida pelo corpo de prova.
 Resposta: Δθ = θ - θ0 = > Δθ = 92 – 25 => Δθ = 67 0C
 4.6. Meça a variação de comprimento ΔL sofrida pelo corpo de prova.
 Resposta: 0,6mm
 4.7. Represente matematicamente a relação existente entre ΔL e L0 (para uma mesma variação de temperatura) identificando cada termo da mesma.
 Resposta: ΔL = L0 * α * Δθ => α = ΔL/ L0 * Δθ => α = 0,6 / 500 * 67
 ΔL = 0,6 mm => α = 0,00001791
 L0 = 500 mm 
 Δθ = 67 0C 
 4.8. Verifique a validade da afirmação: “A variação de comprimento sofrida por um material (sob a mesma variação de temperatura) é diretamente proporcional ao seu comprimento inicial, isto é: ΔL * α * L0 
 Resposta: A variação de comprimento de uma barra ao ser aquecida é diretamente proporcional ao seu comprimento inicial e também depende do material que a constitui ,ou seja, a afirmação acima é verdadeira, como podemos ver nas seguintes fórmulas ΔL = L0 * α * Δθ ; L = L0 (1+ α * Δθ) ou ΔL = L – L0.
V – CONCLUSÕES
 Mediante a experiência praticada hoje, podemos observar que a variação de comprimento no corpo de prova ao ser aquecida é diretamente proporcional ao seu comprimento inicial. Há que se ressaltar que a variação de comprimento de uma barra ao ser aquecida depende do material que a constitui.
 Como a dilatação resulta em modificação do volume, podemos concluir que a mesma influi também na densidade das substâncias (d=m/V). Um desses resultados observa-se na formação dos ventos. O ar, quando aquecido, dilata-se e, por ter então menor densidade, sobe. Quando esfriar irá descer.
VI – BIBLIOGRAFIA
Dilatação Térmica dos Sólidos, 24 de ago de 2011 - BISCUOLA, Gualter; BÔAS, Newton & DOCA, Ricardo.
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