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Relátorio de Dilatação de Sólidos
Tipologia: Notas de estudo
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Laboratório de Física Professor: José Roberto
Pombal – PB 25/10/
Ocorre expansão ou dilatação térmica quando quase todos os materiais são aquecidos, ocorrendo à mudança de uma dimensão, isto é, de tamanho, que todos os materiais apresentam quando submetidos ao aumento da temperatura. Isto significa que neste relatório trata-se da dilatação linear. Após a realização do experimento verificou-se que uma haste do ferro e a de alumínio, que a variação de comprimento ΔL de uma barra ao ser aquecida é diretamente proporcional a variação de temperatura Δθ e também do material que constitui a peça a ser analisada.
Para a realização do experimento foram necessários os seguintes equipamentos e materiais:
Dilatômetro; Balão volumétrico; Régua milimetrada; Fogo; Termômetro; Água.
Nos corpos sólidos a dilatação pode ser linear, aumento de uma dimensão; superficial, neste caso, a expansão ocorre nas suas duas dimensões lineares, ou seja, na área total do corpo; volumétrica, sofrem expansão nas três dimensões o que proporciona um aumento no volume total do corpo. Porem, neste trabalho foi realizada apenas a dilatação linear. Inicialmente zerou-se o relógio e mediu-se o comprimento Lo inicial da haste de Ferro, em seguida mediu-se no termômetro o valor da temperatura inicial θo da haste e, logo após, foi colocado uma chama de fogo abaixo do balão volumétrico contendo água, fazendo com que a água entrasse em ebulição. O vapor de água passou pela mangueira que estava acoplada na haste, aquecendo a mesma e fazendo com que a água aquecida saísse pelo orifício da haste. Ao estabilizar o relógio dilatômetro mediu-se o valor da dilatação ΔL e no termômetro mediu-se a temperatura da haste θF. Procedeu- se a mesma metodologia para a haste de alumínio. A partir dos resultados experimentais, calculou-se a dilatação térmica linear do ferro e do alumínio e o erro do experimento que será visto nos resultados e discussão.
Para fins de cálculo, após ter encontrado os comprimentos e as temperaturas, onde a esta é diretamente proporcional ao comprimento inicial do corpo e a variação de temperatura a qual ele é submetido, esta proporção se transforma numa igualdade com a introdução de uma constante, sendo definido pela equação: ΔL = Lo.α.Δθ, então, calculou-se coeficiente linear (α) do ferro e do alumínio.
Para o ferro:
Comprimento inicial, Lo = 470 mm; Temperatura inicial, θo = 94, 5 °C; Variação de comprimento, ΔL = 0,52 mm; Temperatura final, θF = 91,0 °C; Variação de temperatura Δθ = θF - θo = 64,5 ºC. Daí calculou-se coeficiente linear (α) por, α = Δ Δθ α = = 1,7 x 10-5^ ºC-
Para o alumínio:
Comprimento inicial, Lo = 470 mm; Temperatura inicial, θo = 26, 5 °C; Variação de comprimento, ΔL = 0,69 mm; Temperatura final, θF = 94,3 °C; Variação de temperatura Δθ = θF - θo = 67,8 ºC. Daí calculou-se coeficiente linear (α) por, α = Δ Δθ α = = 2,2 x 10-5^ ºC- Na tabela 1 apresenta os valores dos coeficientes de dilatação térmica para cada material.
αexp = coeficiente de dilatação encontrada experimentalmente; αt = coeficiente de dilatação teórico.
Kp = –^ 100%
Kp = 0 De acordo com a tabela 2, verifica-se que o valor do coeficiente de dilatação linear vai depender da natureza do material. Nota-se que devido ao grande erro experimental o valor do coeficiente linear do ferro não condiz ao adotado pela comunidade científica e já a do alumínio é valida (TRIPLER, 2009).
Verificou-se que a variação de comprimento ΔL de uma barra ao ser aquecida é diretamente proporcional a variação de temperatura Δθ e também do material que constitui a peça a ser analisada. Pôde-se observar-se que devido ao erro experimental considerado alto para o ferro, o coeficiente de dilatação térmica não assumiu o valor considerado pela comunidade cientifica. O erro experimental pode ter ocorrido devido à observação do analista durante a estabilização do relógio dilatômetro, ou na leitura da temperatura da haste.
