PROF. BERGSON ALVES DO NASCIMENTO Aracaju/SE2015DILATAO TRMICA LINEAR

Quando aquecemos um corpo, suas dimenses geralmente aumentam. Esse fenmeno a dilatao trmica. Da mesma forma, quando resfriamos um corpo suas dimenses diminuem: trata-se, agora, da contrao trmica.

Figura 01: Juntas de dilatao nas linhas frreas.Fonte:http://fismat.net.br/aulas%20de%20f%C3%ADsica/aula-termologia/Dilatacao%20termica%20dos%20solidos%20e%20liquidos.pdfFigura 02: Roletes de compensao trmica sob um dos lados da ponte.Fonte://fismat.net.br/aulas%20de%20f%C3%ADsica/aula- termologia/Dilatacao%20termica%20dos%20solidos%20e%20liquidos.pdf

Figura 03: Fissura causada pela expanso trmica da laje de cobertura.Fonte:www.cecc.eng.ufmg.br/trabalhos/pg1/Patologia%20das%20alvenarias.pdf

Objetivos gerais

Observar e analisar a dilatao trmica linear, ou seja, o aumento das dimenses de um corpo ocasionado pelo seu aquecimento.Objetivos especficos

Determinar experimentalmente o coeficiente de dilatao linear () para trs corpos de prova: Ao, cobre e lato.

Um slido pode dilatar-se em todas as direes, mas, dependendo do caso, a dilatao pode ser considerada: Linear: quando levamos em conta apenas a dilatao de uma dimenso (comprimento ou largura). Superficial: quando levamos em considerao a dilatao da superfcie, isto , duas dimenses. Volumtrica: quando consideramos a dilatao das trs dimenses, ou seja, comprimento, altura e largura.

Dilatao Linear

Figura 04: Dilatao Linear com variao da temperatura.Fonte: http://www.geocities.ws/saladefisica8/termologia/linear50.jpg

Figura 05: Corpos ocos se dilatam como se no fossem ocos.Fonte: www.ebah.com.br/content/ABAAAfOwUAE/dilatacao-termica

Figura 06: Lmina bimetlica.Fonte: www.ebah.com.br/content/ABAAAfOwUAE/dilatacao-termica

Base de sustentao metlica com relgio comparador (Dilatmetro Linear);01 (Um) Becker;Trs corpos de prova (ao, cobre e lato);Termmetro;Fonte trmica.

Figura 07: Termmetro de Mercrio.Crdito: Arago, 2014.Figura 08: Dilatmetro e Corpos de prova.Crdito: Arago, 2014.

No presente relatrio calcularemos os coeficientes de dilatao linear (), (equao 1) dos corpos de provas que sero utilizados nos experimentos, onde L a variao de comprimento, T a variao de temperatura e Lo o comprimento inicial.

L = Lo x x T

Para o estudo da dilatao trmica utilizou-se o dilatmetro. Esse experimento permite a determinao do coeficiente de dilatao, quando se sabe a variao de comprimento em barras finas ou tubos de diferentes materiais. Para saber a medida confivel da variao de comprimento da barra ao dilatmetro acoplado um micrometro em uma das suas extremidades, conforme a figura xx. A variao de temperatura obtida fazendo circular vapor pelo aparelho.

Mediu-se inicialmente o comprimento das hastes na temperatura ambiente (To),com o auxlio de uma rgua. Fixou-se uma de suas extremidades ao corpo do dilatmetro, encostando a outra extremidade ao elemento de contato do relgio comparador e zerou-se o mesmo.Foi adicionado gua ao balo, a gua foi aquecida por um recipiente em fogo. O vapor passou pela mangueira e o tubo do dilatmetro a fim de aquecer a haste metlica na mesma temperatura e estabelecer o equilbrio trmico.

Observou-se atentamente no relgio comparador o aumento da dilatao linear da haste. medida que a temperatura da gua aumentou e, conseqentemente a da haste tambm, a mesma se expandiu.Assim que cessou o aumento do comprimento da haste, mediu-se relgio comparador sua dilatao linear.Esse procedimento foi realizado para as trs diferentes hastes do experimento. E conseqente anlise da dilatao linear de cada uma.

Os resultados obtidos durante o experimento com os trs corpos de prova esto apresentados na tabela 1: Tabela 01: Dados sob dilatao.Fonte: Experimental

Tabela 02: Coeficientes de dilataoFonte: Young e Freedman, 2003.

Grfico 01: Comparao dos coeficientes com a literatura.Fonte: Dados experimentais.

Dados obtidos no experimento do corpo de prova de ao, dimenses em (milmetros) e temperatura em C (Celsius): L = Lo x x T 0,422 = 494,1 x x 72,1 = 1,18 x 10-5 oC-1Dados obtidos no experimento do corpo de prova de cobre: L = Lo x x T 0,606 = 497,3 x x 70,6 = 1,72 x 10-5 oC-1Dados obtidos no experimento do corpo de prova de lato: L = Lo x x T 0,652 = 497,9 x x 67,2 = 1,95 x 10-5 oC-1

Erros concernentes a cada corpo de prova:Corpo de prova de ao: = l 1,2 x 10-5 oC-1 - 1,18 x 10-5 oC-1 l = 0,02 = 0,02 / 1,2 = 0,0166P = 0,0166 x 100% 1,67%Corpo de prova de cobre: = l 1,7 x 10-5 oC-1 - 1,72 x 10-5 oC-1 l = 0,02 = 0,02 / 1,7 = 0,0117P = 0,0117 x 100% 1,18%Corpo de prova de lato: = l 2,0 x 10-5 oC-1 - 1,95 x 10-5 oC-1 l = 0,05 = 0,05 / 2 = 0,025P = 0,025 x 100% = 2,5%

Portanto, verificou-se que o ao teve menor dilatao, enquanto o lato obteve o maior coeficiente.Comparando os coeficientes encontrados na reviso da literatura com os determinados experimentalmente constatou-se erro de 1,67% em relao ao ao, 1,18% quanto ao cobre, e de 2,5% em relao ao lato.

CUNHA, A. A. Estudo das patologias em obras de arte especiais do tipo pontes e viadutos estruturados em concreto. Anpolis: monografia (graduao) Universidade Estadual de Gois, 2011. Disponvel em: < http://www.unucet.ueg.br/biblioteca/arquivos/monografias/TCC_Aurelio_Augusto_Cunha.pdf >. Acesso 27 dez 2014.Dilatao trmica. Disponvel em: . Acesso em 28 dez 2014.GALVO, L. C.; NUNES, L. F. Clculo Numrico. Curitiba: Universidade Tecnolgica Federal do Paran.SALVADOR, M. B. L. Clculo Numrico. So Cristvo: Universidade Federal de Sergipe, CESAD, 2009.

SENNA VALLE, J. B. Patologia das alvenarias: Causa/ Diagnstico/Previsibilidade. Belo Horizonte: monografia apresentada ao curso de ps-graduao em Tecnologia da Construo Civil da Escola de Engenharia da Universidade Federal de Minas Gerais, 2008. Disponvel em: . Acesso 27 dez 2014.SOUSA, A. P. Levantamento de patologias em obras residenciais de baixa renda devido ausncia de controle tecnolgico de materiais. Rio de Janeiro: monografia (graduao) Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2014. Disponvel em: < http://monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10011736.pdf >. Acesso 29 dez 2014.YOUNG, H.D; FREEDMAN, R. A. Fsica II: Termodinmica e Ondas. Traduo LUIZ Adir Moyss. So Paulo: Addison Wesley, 10 edio, 2003.