Dilatação térmica do cobre

DILATAÇÃO TÉRMICA DO COBRE

Objetivos

Observar que o aquecimento de um sólido provoca um aumento em suas dimensões. Medir o aumento no comprimento de um sólido em forma de barra ou tubo. Determinar o valor do coeficiente de dilatação linear do tubo de cobre.

Dilatação Térmica dos Materiais

A maioria dos materiais sofrem variações em suas dimensões, quando submetidos a variações de temperatura. Alguns se dilatam quando aquecidos (maioria), ao passo que outros se contraem (por exemplo, a borracha). 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 e freqüência. 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, denomina-se dilatação linear. Seja um sólido com comprimento inicial L0, sujeito a uma variação de temperatura (T que causa variação no comprimento. Esta variação é proporcional à variação da temperatura e ao comprimento inicial, isto é:

[pic] Figura(1) onde ( 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.

Figura 1: Modelo simplificado de uma rede cristalina Um bom exemplo, são os trilhos de uma estrada de ferro. Entre dois pedaços consecutivos de trilho, há um