RELATÓRIO: PRÁTICA 4 – DILATAÇÃO TÉRMICA

Universidade Federal do Vale do São Francisco –UNIVASF

Colegiado de Engenharia Civil

RELATÓRIO: PRÁTICA 4 – DILATAÇÃO TÉRMICA

ANNA LUIZA WEISSMANN

BRUNA FREIRE TORRES

BRUNA PEREIRA ALVES

CARLOS EVANGELISTA

FLÁVIA SINARA MACEDO MEDRADO

27 de Fevereiro de 2018

PROFº. ORIENTADORA RAQUEL ALINE PESSOA OLIVEIRA

JUAZEIRO – BAHIA – BRASIL

2018

1. INTRODUÇÃO

Todos os materiais mudam as dimensões quando sofrem variação de temperatura. Isso é explicado pelo conceito físico de dilatação térmica, que tem comportamento de contração quando a temperatura do meio é menor ou expansão quando a temperatura é maior. Esse conceito se refere de forma microscopicamente ao grau de agitação das moléculas no material.

Existem três tipos de dilatação que variam de acordo com as  dimensões de um corpo. A dilatação linear se comporta mais significativamente em uma dimensão, no caso de uma barra ou fio. A dilatação superficial atua em duas dimensões que são maiores que sua espessura, e a dilatação volumétrica sofre dilatação em todas as dimensões.

O experimento realizado na Prática 4 – Dilatação térmica, tinha como objetivo levar o estudante a obter o valor do coeficiente linear de dilatação de um metal. Tal atividade foi realizada duas vezes, por erros no manuseio do equipamento.

1. MATERIAIS E MÉTODOS

O experimento foi montado conforme “Figura 1 – Sistema dilatação térmica”, constituindo uma barra conectada a um sistema com mangueiras para saída de vapor e um relógio que mede a dilatação, um balão volumétrico (com termômetro) suspenso por um sistema de tripé de ferro com uma tela de amianto e uma lamparina para aquecer o balão.

Figura 1 – Sistema dilatação térmica

[pic 1]

Inicialmente, foi obtido  o comprimento da barra de material até então desconhecido com uma régua e, com auxílio de um termômetro, foi obtido a temperatura inicial de tal barra. Após tal procedimento, o relógio foi zerado para que a dilatação fosse analisada de forma correta. Para tal experimento, foi adicionado 50 mL de água no balão volumétrico e o mesmo foi conectado ao sistema pela pinça universal, apoiado do sistema do tripé com a tela de amianto. Depois, foi adicionado álcool na lamparina e a mesma foi acendida abaixo do balão, então foi observado o momento que a água começaria a ferver, aproximadamente 10,23 min após sua exposição ao calor chama.

Nesse momento foi verificado o relógio para observar sua oscilação e após certo tempo, no momento da estabilização do ponteiro, foi anotado o valor que o mesmo estava marcando. Esse valor indica a variação de dilatação na barra, além disso foi registrado a temperatura final da barra com o termômetro enquanto a temperatura no balão e o relógio oscilava.

Com os dados encontrados foi possível encontrar o coeficiente de dilatação linear de acordo com a fórmula da “Figura 2 – Fórmula dilatação linear”, onde relaciona a variação de comprimento e temperatura com o comprimento inicial da barra e o coeficiente linear de dilatação que é uma característica intrínseca do materiais, ou seja, cada material possui um coeficiente diferente.

                                                            Figura 2 – Fórmula dilatação linear

[pic 2]

Onde:

 = variação de comprimento;[pic 3]

 = Comprimento inicial da barra;[pic 4]

 = coeficiente de dilatação linear;[pic 5]

 = variação de temperatura (em Kelvin);[pic 6]

De posse dos dados e a fórmula é possível encontrar o coeficiente de dilatação linear da barra e descobrir qual valor se aproxima dos coeficientes dos metais que a professora disponibilizou.

1. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Com a temperatura inicial e final da barra, que precisou ser convertida de Celsius para Kelvin, o comprimento inicial e a variação de dilatação foi possível encontrar o coeficiente de dilatação no valor 2,019 x 10-5, descobrindo que a barra 2 era de latão. Os dados referentes às outras barras e seus respectivos materiais estão contidos nas figuras: “Figura 3 – Dados referentes às outras barras” e “Figura 4 – Dilatações lineares das barras e seus respectivos materiais.

Figura 3 – Dados referentes às outras barras

	∆T±σ∆T(ºC)	Lo ±σLo(m)	∆L ±σ∆L(m)
Barra 1	3,60 x 101± 0,5	5,42 x 10-1 ± 0,005	5,70 x 10-4 ± 5 x 10-6
Barra 2	7,20 x 100± 0,5	5,33 x 10-1 ± 0,005	3,00 x 10-3 ± 5 x 10-6
Barra 3	1,90 x 101± 0,5	5,42 x 10-1 ± 0,005	2,50 x 10-4 ± 5 x 10-6
Barra 4	6,60 x 101± 0,5	5,45 x 10-1 ± 0,005	3,20 x 10-4± 5 x 10-6

Figura 4 – Dilatações lineares das barras e seus respectivos materiais

	α + σα	Material
Barra 1	2,998 x 10-5	Metal
Barra 2	2,019 x 10-5	Latão
Barra 3	2,430 x 10-5	Alumínio
Barra 4	0,890 x 10-5	Aço