Dilatômetro linear

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10 Prática 10 - A determinação do coeficiente de dilatação linear
Figura 6: Configuração experimental.
10.1 Objetivos
- Relacionar a variação no comprimento de um metal em função da temperatura;
- Relacionar a variação no comprimento de um metal em função do comprimento inicial;
- Determinar o coeficiente de dilatação linear dos metais: latão, aço e cobre.
10.2 Materiais
Componentes do conjunto para dilatação com gerador elétrico de vapor:
01 trocador de calor - 220 V ou 127 V - (1);
01 batente móvel fim de curso - (2);
01 corpo de prova em latão - (3);
01 dilatômetro linear - (4);
01 conexão de saída com duto flexível e expansão terminal - (5);
01 corpo de prova em aço - (6);
01 corpo de prova em cobre - (7);
03 guias com mufa - (8);
01 caldeira do gerador de vapor II - (9);
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01 haste de 500 mm com fixador M5 - (10);
01 tripé universal delta médio com sapatas - (11);
* 01 bandeja plástica 195× 300× 55 mm;
* 01 copo béquer 250 ml;
* 1 L de água destilada;
* 01 seringa com prolongador;
* 02 termômetros;
* 01 régua 300 mm;
* 01 pano úmido.
O(s) item(s) assinalado(s) por * pode(m) não fazer parte do conjunto adquirido ou ser material de
consumo.
Figura 7: Configuração experimental.
10.3 Prerrequisitos
Montagem preparatória conforme a instrução abaixo:
• Coloque 10 mm do corpo de prova dentro da mangueira menor da conexão de saída dos vapores
- Figura 8.
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Figura 8: Corpo de prova inserido na mangueira.
• Passe o corpo de prova pelo guia de saída e coloque o batente móvel fim de curso, sem fixá-lo -
Figura 9.
Figura 9: Corpo de prova e batente móvel encaixados.
• Passe a extremidade do corpo de prova pelo guia com mufa, ultrapassando-o - Figura 10.
Figura 10: Corpo de prova e encaixado na guia com mufa.
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• Posicione o batente móvel fim de curso sobre o zero da escala - Figura 11.
Esta operação acarreta um pequeno deslocamento do ponteiro, não se preocupe, isto garante que
o extremo livre do corpo de prova esta tocando na ponteira do medidor.
Figura 11: Batente móvel fim de curso sobre o zero da escala.
• Observe que o medidor de dilatação possui um anel recartilhado ao ser redor. Gire-o levemente e
ajuste o zero do medidor. Note que cada traço da escala externa equivale a 0, 01 mm - Figura
12.
Figura 12: Medidor de dilatação.
• Coloque um termômetro dentro da mangueira de saída (deixe a marca 90 oC) para fora - Figura
13.
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Figura 13: Termômetro acoplado no interior da mangueira de saída.
• Nos modelos de dilatômetro com fontes de vapor tipo caldeira, realize a montagem utilizando a
haste fixada no tripé - Figura 14.
Figura 14: Fonte fixada no tripé.
• Utilize 400 mL de água destilada no reservatório.
• Encaixe o conjunto com engate rápida ao corpo de prova - Figura 15.
Figura 15: Corpo de prova encaixado no engate rápida.
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10.4 Procedimentos
1. Determine o comprimento inicial L0 do corpo de prova.
L0 é a distância entre o centro do guia de mufa até o medidor.
L0 = mm
2. Anote a temperatura inicial do sistema.
T0 =
oC
3. Ligue a fonte de calor. Aguarde a geração de vapor e que o corpo de prova atinja a temperatura
de equilíbrio térmico.
O momento para a execução desta leitura deve ser (no mínimo) 15 segundos após a estabilização
das indicações nos medidores.
4. Determine a temperatura final do corpo de prova.
Tf =
oC
5. Calcule a variação de temperatura ∆T sofrida pelo corpo de prova.
6. Meça a variação de comprimento ∆L sofrida pelo corpo de prova ao ser submetido à variação ∆T
de temperatura.
∆L = × 0, 01 mm
7. Com base em suas respostas, determine o coeficiente de dilatação linear α do corpo de prova
sabendo que:
∆L = αL0∆T.
8. Compare os valores encontrados de α para cada corpo de prova com seus respectivos valores
teóricos:
- Aço: α = 1, 2× 10−5 oC−1
- Cobre: α = 1, 7× 10−5 oC−1
- Latão: α = 1, 9× 10−5 oC−1
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