Termodinamica

Coeficiente de Dilatação Linear

16 de março de 2012

O experimento foi realizado em laboratório, no dia 16 de março de 2012, sendo utilizado para medição da dilatação um nanômetro e os seguintes materiais: dois termômetros, três hastes metálicas de materiais diferentes, um suporte para as hastes metálicas, manta, rolha com mangueira, balão de 300 ml, presilha para fixar o balão, suporte para o balão e liga de borracha. Esse experimento tem o intuito de apresentar a dilatação linear de hastes metálicas, e através de cálculos descobrir de qual material é composta as hastes.

Introdução

Um corpo sólido, submetido a ação do calor, apresenta alterações em suas dimensões a medida que sua temperatura varia. A dilatação segundo uma dimensão é denominada dilatação linear. Um bom exemplo é o espaço deixado entre os trilhos de uma linha férrea. Caso este espaço não existisse, os trilhos iriam se deformar, pois apesar da dilação ser muito pequena, quando comparada ao comprimento do trilho, as forças envolvidas são de magnitude muito grande.
Vamos analisar a dilatação linear de uma haste fina de comprimento inicial (l 0) à temperatura (T0). Variando a temperatura desta haste para T, verifica-se que seu comprimento muda de valor, para l. A experiência mostra que a dilatação sofrida pela haste ∆l = l- l 0, é proporcional ao seu comprimento inicial l 0 e a variação de temperatura ∆T = T- T0. Deste modo temos:
∆l = α l 0 ∆T
A constante de proporcionalidade α é denominada de coeficiente de dilatação linear. Seu valor depende da natureza do material da haste. Na tabela apresentamos os valores do coeficiente de dilatação linear para alguns materiais.

|MATERIAL |α (°C-1) |
|Alumínio |2,4 10-6 |
|Latão |2,0 10-6 |
|Prata |1,9 10-6 |
|Ouro |1,4 10-6 |
|Cobre |1,4 10-6 |
|Ferro