Antô Antôni nioo Ca Carl rlos os Ferra Ferrare rezi zi
RA: RA:
A474 A474BI BI-9 -9
Gedean
RA :
A68ICC-4
Heberton
RA :
A7141F-1
Jona Jo nass Go Gom mes Pere Pereir iraa
RA: RA:
A368 A36875 75-2 -2
Priscila Antunes Silva Carvalho
RA :
A56AHG-7
Dilatação Térmica. INTRODUÇÃO A dilatação que a maioria dos materiais sofre por ação do calor é uma conseqüência do aumento de sua energia interna, que implica em uma maior amplitude das vibrações moleculares e, portanto, um maior distanciamento entre seus constituintes estruturais. Este aumento dimensional é característico de cada material e expresso por um fator que depende da temperatura, denominado coeficiente de dilatação. Esse coeficiente pode po de refe referi rir-s r-see ao vo volu lume me (coe (coefifici cien ente te de dila dilata taçã çãoo vo volu lumé métr tric ico) o),, à su supe perf rfíc ície ie (coeficiente de dilatação superficial), ou a uma só dimensão (coeficiente de dilatação linear). Os dila dilatô tôme metr tros os me mede dem m a dilat dilataç ação ão ou co cont ntra raçã çãoo de um umaa am amos ostr traa dire direta tame ment ntee (dilatômetros absolutos) ou com referência a outro material de expansão conhecida (dilatômetros diferenciais). O sistema de medida mais freqüentemente empregado para a determinação da dilatação térmica é o constituído por um suporte de sílica fundida ou alum alumin ina, a, no qu qual al o co corp rpoo de prov provas as a se serr ex exam amin inad adoo é aloj alojad ado. o. O co conj njun unto to é introduzido em um forno tubular e o conjunto é aquecido a uma velocidade controlada de 5 °C/min até uma temperatura máxima escolhida (para vidrados, a temperatura é ligeiramente superior à temperatura de amolecimento TR).
PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS. •
Medição do comprimento inicial da barra a ser estudada (L0).
•
Medição da temperatura inicial (T0).
•
Conexão da barra de metal ao equipamente, tomando cuidado para que o encaixe da barra ao relógio comparador de forma a evitar erros na medição ou mesmo perda do experimento por encaixe inadequado.
•
Adição de água destilada em balão de 250mL.
•
Conexão do balão à barra a ser estudada.
•
Com auxílio de uma manta, aquecimento do balão até a ebulição da água destilada.
•
Observou-se a variação no relógio marcador (responsável pela identificação do fenômeno da dilatação).
•
Anotaram-se os valores marcados pelo relógio quando deixou de ocorrer variação no ponteiro. Este valor corresponderá a variação de comprimento.
• •
Medição da temperatura final do vapor de água (Tf ). Calculo dos coeficientes de dilatação correspondente às barra de alumínio, latão e cobre.
Tabela de Resultados Barra Alumínio Cobre Latão
L0 (mm) 980 mm 970 mm 990 mm
T0 (oC) 25ºC 25ºC 25ºC
Tf (oC) 93ºC 93ºC 93ºC
∆L (mm) 168.10-2 mm 125.10-2 mm 115.10-2 mm
Os cálculos abaixo foram baseados na seguinte fórmula: = L / L0
T
= Coeficiente de dilatação L = Variação do comprimento da barra (mm). L0 = Comprimento inicial da barra (mm). T = Variação de temperatura (oC)
E% (Erro Experimental) = (
Teórico
-
Experimental
) x 100 /
Coeficiente de dilatação do Alumínio: •
α
α
=∆ L / L0 ∆ T
= 168.10-2 / 980 . 68 -> 1,68 / 66640 -> 2,521.10-5 oC-1 •
E% (Erro Experimental) = (α
E% = (α
2,22.10
-5
-α
2,521.10
-5
) x 100 / α
Coeficiente de dilatação do Cobre:
Teórico
-α
-5 2,22.10
Experimental
) x 100 / α
-> -13,56%
Teórico
Teórico
α
=∆ L / L0 ∆ T
α
= 125.10-2 / 970 . 68 -> 1,25 / 65960 -> 1,895.10-5 oC-1 •
E% (Erro Experimental) = (α
E% = (α
1,62.10
-5
-α
1,895.10
-5
) x 100 / α
Teórico
-α
-5 1,62.10
Experimental
) x 100 / α
Teórico
-> -16,97%
Coeficiente de dilatação do Latão: α
=∆ L / L0 ∆ T
α
= 115.10-2 / 990 . 68 -> 1,15 / 67320 -> 1,708.10-5 oC-1 •
E% (Erro Experimental) = (α
E% = (α
1,88.10
-5
-α
1,708.10
-5
) x 100 / α
Teórico
-α
-5 1,88.10
Experimental
) x 100 / α
Teórico
-> 9,14%
CONCLUSÃO Conclui-se que a dilatação térmica pode, então, ocorrer quando temos um aumento no volume de um corpo que sofre variação na sua temperatura ou, quando temos uma diminuição no volume de um corpo também ocorrida por ter sido submetido a uma variação de temperatura. Nos corpos sólidos a dilatação ocorre em todas as direções, mas, esta dilatação pode ser predominante em apenas uma direção ou em duas. Sendo assim a dilatação térmica dos sólidos pode ser divida em: Dilatação térmica linear: quando a dilatação é predominante em uma direção. Dilatação térmica superficial: quando a dilatação é predominante em duas direções. Dilatação térmica volumétrica: quando a dilatação ocorre em três direções.
REFERENCIAS J.L. Amorós, A. Blasco, J.V. Carceller e V. Sanz - Acordo Esmalte-Suporte (II) Expansão Térmica de Suportes e Esmaltes Cerâmicos – Janeiro/Abril de 2007 http://www.ceramicaindustrial.org.br/pdf/v02n12/v2n12_1.pdf - Acesso em 3 de Abril de 2011. ESTEVÂO, Vanks - Efeito Joule - http://www.efeitojoule.com – Acesso em 3 de Abril de 2011.
