Enviar

Experimento 1 Dilatação térmica dos materiais

Introdução teórica: Os átomos de um material podem ser considerados um sistema termodinâmico ao qual está associada uma determinada energia interna. Essa energia interna é dividida em diferentes parcelas, como as energias potenciais (devido à ação de campos, como a gravidade, por exemplo) e as energias cinéticas (associadas ao movimento dos átomos, como translação, vibração e rotação). Os átomos ligados entre si possuem uma determinada energia vibracional, e podem ser comparados a um sistema massa mola, onde a “massa” são os átomos e “mola” é a ligação entre eles. O sistema oscila em torno de um ponto de equilíbrio com uma determinada amplitude, e essa amplitude está associada a energia vibracional dos átomos. Ao aumentar a temperatura do material, sua energia interna aumenta, modificando suas parcelas. Assim, a energia vibracional dos átomos aumenta, e a amplitude do de oscilação também aumenta. Em um sistema ideal, embora a amplitude aumente, o ponto de equilíbrio permanece o mesmo, o que faz com que a distância média entre as partículas continue igual e não ocorra dilatação. Em um sistema real, o aumento da amplitude gera um deslocamento do ponto de equilíbrio para valores maiores, fazendo com que a distância média entre as moléculas aumente. Assim, temos:

a) Sistema ideal que vai de uma temperatura To para uma temperatura T, T>To i)Distância média entre as moléculas na temperatura To = Xo ii)Distância média entre as moléculas na temperatura T= Xo Como o comprimento inicial da barra é a soma das distâncias médias entre os átomos, se temos N ligações ao longo do seu comprimento, o comprimento do sólido será: N*Xo=Lo iii)Comprimento na temperatura To= Lo iv)Comprimento na temperatura T=Lo ΔL=0

b) Sistema real que vai de uma temperatura To para uma temperatura T, T>To i)Distância média entre as moléculas na temperatura To = Xo ii)Distância média entre as moléculas na temperatura T= X