DILATAÇÃO LINEAR

DILATAÇÃO LINEAR
Objetivo:
Observar a dilatação de sólidos e obter o coeficiente de dilatação linear do cobre.
Teoria:
Os corpos sólidos são compostos de moléculas ou átomos unidos por forças de natureza elétrica e que podem vibrar em torno de uma posição de equilíbrio. O aumento da temperatura gera uma maior amplitude destas vibrações e com isso o sólido aumenta de tamanho ou dilata. O efeito inverso, a diminuição da temperatura, produz uma contração.
A dilatação sempre se dá em todas as dimensões do corpo. Entretanto, por conveniência, divide-se o seu estudo em dilatação linear, superficial e volumétrica. Esta divisão está diretamente relacionada as dimensões relevantes do processo estudado. Por exemplo, uma barra metálica em que se quer analisar seu comprimento Lo pode ser tratada como um objeto em uma dimensão. Neste caso, a variação do comprimento ΔL depende do comprimento inicial Lo, da variação da temperatura (ΔT) e das características do material do qual a barra é feita da seguinte forma:

onde a é conhecido como coeficiente de dilatação linear do material.
Para dilatação superficial e volumétrica as relações são análogas respeitando as dimensões estudadas. No caso superficial: ΔS = So b ΔT, onde ΔS é a variação da área, So a área inicial, ΔT a variação da temperatura e b o coeficiente de dilatação superficial.
Experimento:
A proposta de prática a ser realizada consiste na obtenção do coeficiente de dilatação linear do cobre. Para tanto necessita-se de um tubo de cobre, dentro do qual faz-se circular vapor d'água, um termômetro, uma régua e montar o aparato esquematizado abaixo:

O procedimento adotado é medir inicialmente o comprimento da barra desde o fixador até a base do ponteiro (Lo) e a temperatura ambiente (To). A água é então aquecida até sua ebulição e o vapor atravessa o tubo na extremidade do qual é colocado o bulbo do termômetro. Após algum tempo, até atingir o equilíbrio, o cobre dilata empurrando o ponteiro. A posição inicial