Dilatação linear dos sólidos

Páginas: 6 (1337 palavras) Publicado: 17 de outubro de 2011
Dilatação linear térmica dos sólidos1

MARCHIORE Jakcemara2
PAGNO Jéssica Rodrigues2
SOUZA Daiane de2
EVESEEV Ivan3
Resumo: Este relatório apresenta uma abordagem teórico-conceitual de experimentos de dilatação térmica, com foco em tubos de alumínio, aço e latão. Desenvolve os conceitos quanto à montagem e manuseio do equipamento adequado, bem como o desenvolvimento dos cálculos elevantamentos sobre o material. Complementado por experimentos, o estudo verificou, por meio de atividades práticas, a dilatação linear térmica de determinados materiais. Traz como resultado dos experimentos um panorama das dilatações lineares ocorridas nos corpos de prova apresentados.

Palavras-chave: dilatação térmica, dilatação linear, dilatômetro, corpo de prova.
1 Introdução

Quandoaquecemos um sólido qualquer, as suas dimensões geralmente aumentam, este fenômeno é denominado dilatação térmica. Esta dilatação é caracterizada pelo aumento do comprimento, do volume ou da superfície, sendo subdividida em partes denominadas, dilatação linear (unidimensional), dilatação cúbica (volumétrica) e dilatação superficial (bidimensional), respectivamente. Neste relatório vamos ater-nos àdilatação linear.
Dilatação linear é aquela na qual predomina a variação em uma única dimensão, ou seja, no comprimento, largura ou altura do corpo.

Figura 1. Dilatação linear no comprimento.
Esta variação é devida ao coeficiente de dilatação, que por sua vez é a quantidade de energia fornecida para que o material varie em seu comprimento. O coeficiente de dilatação linear é representado pela letragrega ∝(alfa), sendo calculado pela fórmula ∝= ∆LL0×∆t, onde ∆L é a variação do comprimento da barra, L0 é o comprimento inicial da barra e ∆t é a variação da temperatura durante o processo de dilatação.

Gráfico 1. Equação do comprimento final do material.

A tabela 1 mostra o coeficiente de dilatação linear de alguns sólidos. Sendo sua unidade, o inverso da unidade da temperatura usada.(ºC-1, ºF-1, K-1)

SUBSTÂNCIA | COEFICIENTE DE DILATAÇÃOLINEAR EM ºC-1 |
AÇO | 1,1 X 10-5 |
ALUMÍNIO | 2,4 X 10-5 |
CHUMBO | 2,9 X 10-5 |
COBRE | 1,7 X 10-5 |
FERRO | 1,2 X 10-5 |
LATÃO | 2,0 X 10-5 |
OURO | 1,4 X 10-5 |
PRATA | 1,9 X 10-5 |
VIDRO COMUM | 0,9 X 10-5 |
VIDRO PIREX | 0,3 X 10-5 |
ZINCO | 6,4 X 10-5 |
Tabela 1. Coeficientes de dilatação linear de sólidos.
Umaspecto importante a ser observado na tabela 1 é que os coeficientes de dilatação são muito pequenos, tipicamente da ordem de 10-5 ºC-1. Isso significa que, para um aumento de temperatura de 1ºC, uma barra de 1 metro terá um aumento de comprimento da ordem de 10 mícrons, ou 0,01 milímetros. Esses valores tão pequenos tornam difícil acompanhar visualmente uma expansão térmica.
Esses acontecimentossão encontrados diariamente em nossas vidas, um grande exemplo são os fios da rede elétrica os quais durante o verão apresentam uma determinada folga devido à dilatação térmica que ocorre pelo aumento de temperatura. Também são encontrados em pontes, edifícios e estradas de ferro,
que utilizam-se de “folgas”, chamadas de juntas de dilatação, as quais tem por finalidade prevenir trincas e rupturasdos matérias da construção.
Devido a essas observações no dia a dia, desenvolvemos experiências para calcular a dilatação linear térmica que ocorre em corpos de prova de alumínio, latão e aço. Essas experiências foram desenvolvidas com o auxilio de equipamentos laboratoriais, como, balão de destilação, tubo de látex para conexão de corpos de prova, termômetro, base de sustentação metálica comrégua para suporte dos corpos e relógio comparador de precisão, fixo na base.

2 Procedimento experimental

2.1 Equipamentos:
1. Base de sustentação metálica 100 mm x 670 mm com régua de 520 mm.
2. Hastes fixas na base para suporte dos corpos de prova.
3. Relógio comparador com precisão 0,01 mm fixado na base.
4. Corpos de prova de metais diferentes (latão, aço e...
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