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UNIVERSIDADE ESTADUAL VALE DO ACARAU – UVA Centro de Ciências Exatas e Tecnologia – CCET Disciplina: Laboratório de Fluidos e Termodinâmica Professor: Everasmo Freire Bezerra DILATAÇAO LINEAR Acadêmico: Devd Bruno Arcanjo Curso: Licenciatura em Fisica Matrícula: 09100034/N36 urma: 60 período OF6 p SOBRAL – CE Agosto / 2011 Experimento NO 1: Dilatação Linear 1.

Objetivos – Estudar os fenômenos de dilatação de acordo com o respectivo aumento de temperatura; – Reconhecer a ocorrência de dilatação do material após este ser submetido a aquecimento; – Definir, através das medidas feitas, a dilataçao do fio de níquel- romo quando aquecido; – Com o resultado das obseruações, escrever as expressões que as relacionem a variação de comprimento sofrido por um corpo de prova, em função do seu comprimento inicial, para uma mesma variação de temperatura; – Através de observações e medições, relacionar a variação de comprimento sofrida por um fio em função da variação de dilatação linear do fio de níquel cromo; – Reconhecer o material através do coeficiente de dilatação linear obtido. 2. Conceitos enfocados na experiência Dilatação térmica: Quando aquecemos um corpo, aumentando ua energia térmica, aumentamos o estado de agitação das moléculas que o compõem. Estas moléculas precisam de mais espaço e acabam se afastando uma das outras aumentando o volume do corpo.

Este fenômeno é conhecido como dilatação térmica. A dilatação térmica ocorre não só quando aquecemos um corpo, mas também quando o resfriamos. Coeficiente de dilatação linear: Mede o quanto uma substância se dilata (aumenta de comprimento) a cada variação de | 0 C, para um determinado comprimento inicial. Calor: É a energia térmica em trânsito provocada por diferenças de temperaturas, ou seja, se dois corpos, em temperaturas iferentes, forem postos juntos (contato térmico), a energia térmica do corpo de maior temperatura será transferida espontaneamente para o corpo de menor temperatura. Essa energia deslocada chama-se calor.

Temperatura: É uma grandeza física que mensura a energia cinética média de cada grau de liberdade de cada uma das partículas de um sistema em equilibrio térmico. Dentro do formalismo da termodinâmica, que leva em conta apenas grandezas macroscopicamente mensuráveis, a temperatura é, de forma equivalente, definida como a derivada parcial da energia interna U em relação à entropia S para um sistema em equilíbrio ermodinâmico. Efeito Joule: Quando uma corrente elétrica passa por um cond equilibno termodinâmico. Efeito Joule: Quando uma corrente elétrica passa por um condutor elétrico, o condutor se aquece, emitindo calor. Esse fenômeno é denominado efeito joule. 3.

Introdução Quando os corpos são submetidos a uma variação de temperatura eles dilatam, ou seja, eles sofrem aumento ou diminuição nas suas dimensões. Vale deixar bem claro que essa variação é bem pequena, e que muitas vezes ela não é perceptível a olho nu, necessitando assim de equipamentos, com o microscópio, para poder visualizar. Os corpos dilatam quando sofrem aumento na sua temperatura. Sabe-se que quando ocorre a variação da temperatura do corpo os átomos que o constituem se agitam mais, com isso a distância média entre eles é aumentada, assim sendo, o corpo ganha novas dimensões, isto é, ele se dilata. De uma forma geral todos os corpos dilatam após serem aquecidos e se contraem após terem sua temperatura reduzida.

A dilatação térmica linear, ou simplesmente dilatação linear, ocorre em corpos em que o comprimento é a dimensão mais importante, como por exemplo, em cabos e vigas metálicas. Por esse motivo, quando sujeitos a variações de temperatura, corpos com esse formato sofrerão, principalmente, variações no comprimento. Essas variações estão diretamente relacionadas a três fatores: – O comprimento inicial do objeto (representada por LO); – O material de que ele é feito (representado por a); – A variação de temperatura sofrida por ele (representada por Suponha uma barra de comprimento “L”, cuja t 3 temperatura sofrida por ele (representada por AT).

Suponha uma barra de comprimento “L”, cuja temperatura variou de uma quantidade “BT” não é muito grande, a variação de omprimento (dilatação) “AL” é proporcional ao comprimento “L” e à variação de temperatura “ÔT’. Matematicamente, isto pode ser expresso como: AL = a LOAT Onde “a” é conhecido como o coeficiente linear de dilatação térmica. O valor “a” muda de material para material, refletindo o fato de que há materiais cuja dilatação é mais pronunciada. A unidade de medida de “a” é o grau celsius recíproco(0C-1 O valor de “a” , para um dado material, só é constante dentro de uma faixa de temperatura, sendo esta a razão pela qual “OT” não pode ser muito grande. 4. Parte experimental 5. 1.

Material utilizado 2,4m de liga níquel-cromo de baixa espessura; – 2 jacarés com fio; – 2 suportes universais para a fiação; – 1 régua milimetrada para medir a dilatação; – 1 pequena mola ligada ao fio; – Um fio condutor adaptado. 4. 2 Procedimento experimental 1 . Prendeu-se o fio níquel-cromo nos dois suportes universais colocados encima da mesa. 2. Colocaram-se os jacarés no fio. 3. Colocou-se um marcador no fio e uma régua em cima da mesa para verificarmos o quanto o fio se dilatou. 4. Ligou-se na tomada um condutor adaptado para fornecer corrente ao fio. 5. Anotaram-se duas me ilatacao do fio níquel- Apagaram-se as luzes e observou-se o belíssimo Efeito Joule. 5.

Resultados e discussão A partir do momento que a liga níquel-cromo é ligada na tomada pelo jacaré, irradia calor e sofre dilatação térmica. Tal efeito ocorre pela passagem de corrente elétrica pela liga. Se encostarmos algum material, como isopor, podemos demonstrar a transferência de calor por condução. A variação de comprimento da liga é analisada qualitativamente em função da temperatura nos materiais isotrópicos (propriedade que caracteriza as substâncias que possuem as mesmas propriedades ffsicas) como no caso do fio iquel-cromo. Quando esfriamos o fio ocorre exatamente o inverso. Diminuímos a agitação interna das mesmas, o que faz com que o espaço entre as moléculas diminua, ocasionando uma diminuição do volume do corpo.

A tabela abaixo mostra os comprimentos iniciais, finais e as variações de comprimento após as duas medidas: Comprimento inicial (LO) I Comprimento final (L) comprimento (AL) | 2, 44m I 2,m 2,03m 1 0,03m Variação do Sabendo que o coeficiente de dilatação linear do níquel-cromo é 1,7. 10-5 CC-I, iremos calcular a variação de temperatura do fio para as duas medições: ALI = a LOATI LOAT2 ATI aL0) ATI = AT2 OLO) S ôT2 = ATI (2. 1 ,7. 10-5. ) (3,4. 10-5) ATI 0,9804. 103 882,4 ac ATI = 980,4 oc ÔT2 = = (3. 10-2)/ AT2 = 0,8824. 103 AT2 = Observe que uma pequena diferença na variação de dilatação da liga causou também uma diferença significativa na variação de temperatura, uma vez que a dilatação é proporcional a variação de temperatura. 6.

Conclusão Através do experimento realizado, foi possível notar que com o aumento da temperatura as substâncias se dilatam, pois sua moléculas passam, em média, a oscilar mais rapidamente e tendem a se afastar umas das outras. O resultado disso é uma dilatação do fio niquel-cromo. Com poucas exceções, todas as formas de matéria — sólidas, líquidas, gasosas ou plasmas – normalmente se dilatam quando são aquecidas, e contraem-se quando resfriadas. A dilatação térmica é um efeito que tem que ser atentamente considerado nas engenharias. 7. Referências Bibliográficas NIJSSENZVEIG, H. M. Curso de Física Básica. v. 1. 4. ed. São Paulo, sp: Edgard Blücher, 2002. Halliday, David; Resnick, Robert; Walker, Jearl. Fundamentos de Física 1 mecânica. 4a edição Rio de Janeiro: Editora LTC, 1996.