fisica

5ª Exper iência : Dilatação Tér mica

Objetivo
Determinar o coeficiente de dilatação linear para três materiais: cobre, latão e alumínio.

Intr odução
As conseqüências habituais de variações na temperatura de uma substância são alterações em suas dimensões e mudanças de sua fase. Consideremos as dilatações que ocorrem sem mudanças de fase. A Figura 1 apresenta o modelo simples de uma rede cristalina onde os átomos são mantidos juntos, em uma disposição regular, por forças intermoleculares.
Tais forças são semelhantes às que seriam exercidas por um conjunto de molas que ligassem os átomos. Estes átomos apresentam vibração, com amplitude da ordem de 10 ­9 cm e freqüência de 10 13 Hz. Quando a temperatura é elevada, a amplitude de vibração aumenta assim como a distância média entre os átomos, o que acarreta uma dilatação do corpo. A variação de qualquer dimensão linear do sólido, como o comprimento, largura ou espessura, denomina­se dilatação linear. Seja um sólido com comprimento inicial L0, sujeito a uma variação de temperatura DT que causa variação no comprimento. Esta variação é proporcional à variação da temperatura e ao comprimento inicial, isto é:

DL = a L 0 D T

(1) onde a é o coeficiente de dilatação linear, que depende do

material.

Para muitos sólidos, denominados isotrópicos, a variação percentual do comprimento, para uma dada variação de temperatura, é igual para todas as direções. Sendo assim a variação da área (A) é dada por DA = 2a A D T e a do volume (V) por DV = 3aVDT.

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Figura 1: Modelo simplificado de uma rede cristalina

Pr ocedimento exper imental
Terminal do termômetro digital
Relógio
Comparador

Conexão rápida de saída lateral
A

Corpo de prova
(barra)

Mangueira da conexão

Mangueira acoplada ao balão B

C

Dissipador
Ponto de apoio da barra

Escala do
dilatômetro