13 ROTEIRO Dilatação Linear -1

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DILATAÇÃO LINEAR 
 
 
 
 
 
 
 
 
TÍTULO DA EXPERIÊNCIA: CALORIMETRIA – DILATAÇÃO LINEAR 
Nome_________________________________________ Data:___/___/____ 
 
 ROTEIRO 
Conceitos estudados: 
 Calor 
 Temperatura 
 Energia térmica 
 Dilatação térmica 
 Condução térmica 
 Coeficiente de dilatação térmica 
 
 
Habilidades e Competências: 
 
 Expressar-se corretamente utilizando a linguagem física/matemática adequada e 
elementos de sua representação. Apresentar de forma clara e objetiva o 
conhecimento apreendido, através de tal linguagem. 
 Entender os princípios da calorimetria 
 Compreender o efeito da dilatação de sólidos 
 Medir as variações geométricas em um sólido 
 Conhecer e determinar o coeficiente de dilatação linear de sólidos 
 Diferenciar a natureza dos materiais pelo seu coeficiente de dilatação. 
 
 
Contextualização/Problematização: 
 
As variações nas dimensões de um sólido são consequências das variações de 
temperatura a que o sólido é submetido. Quando um corpo tem sua temperatura variada, 
suas moléculas passam a vibrar com maior ou menor amplitude determinando mais ou 
menos espaços no corpo, consequentemente, variando suas dimensões. Neste 
experimento serão determinados os coeficientes de dilatação linear de hastes delgadas de 
metal através do uso do dilatômetro linear e das equações da calorimetria. 
 
 
Fundamentação teórica: 
. 
Considerando uma barra homogênea [fig 1], por exemplo, de comprimento L0 a uma 
temperatura inicial ϴ0. Quando esta temperatura é aumentada até um valor (> ), 
observa-se que a barra passa a ter um comprimento L > L0. 
 
 
 
 
DILATAÇÃO LINEAR 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 - Variação nas dimensões de uma barra homogênea 
Numa mesma situação, submetemos às mesmas variações de temperatura, outra barra 
feita do mesmo material mas com o dobro do comprimento inicial e observamos um 
aumento duas vezes maior nas suas dimensões. 
 Com isso, é possível concluir que a dilatação linear é proporcional à variação de 
temperatura e ao comprimento inicial [L0] da barra. No entanto, ao serem analisadas barras 
de dimensões iguais, feitas de um materiais diferentes, suas variações de comprimento 
apresentam-se diferentes, isto porque a dilatação também leva em consideração as 
propriedades do material com que o objeto é feito. De maneira geral, observa-se que a 
razão: 
 
 
 
 [equação 1] 
 
 Tabela 1 - Coeficiente de dilatação linear 
 é uma característica constante de cada material sendo 
uma constante de proporcionalidade da expressão 1, 
chamada de coeficiente de dilatação linear (α).[Veja 
Tabela 1] 
Assim podemos expressar: 
A unidade usada para α é o inverso da unidade de 
temperatura, como: ºC-1. 
Neste experimento procuraremos determinar o coeficiente 
de dilatação linear de varias barras homogêneas de 
diferentes materiais e comparar seus valores com os da 
literatura apresentando o erro percentual. A tabela 1 
mostra alguns valores usuais de coeficientes de dilatação 
Linear. 
 
 
 
Substância α (ºC-1)x10-6 
Chumbo 27 
Zinco 26 
Alumínio 22 
Prata 19 
Cobre 17 
Ouro 15 
Ferro 12 
Platina 9 
Vidro (comum) 8 
Tungstênio 4,3 
Vidro (pyrex) 3 
 
 
DILATAÇÃO LINEAR 
MATERIAL UTILIZADO: 
- Dilatômetro Linear [Fig. 2] 
- Corpos de prova [varetas de metal] 
- Termômetros 
- Água 
- Aquecedor elétrico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
 
1. Faça a montagem do sistema seguindo instruções do orientador 
2. Faça leitura da temperatura inicial da vareta (em geral, da temperatura ambiente) 
e determine o seu comprimento nessa temperatura (L0). 
 
i = ______ºC L0 = ______ cm 
 
3. Coloque cerca de 150 ml de água no recipiente (balão de vidro) e ligue o 
aquecedor elétrico. Mantenha a mangueira que liga o recipiente à vareta o mais 
longe possível do aquecedor elétrico. 
 
4. Zere o medidor (relógio) de dilatação. 
 
5. Ligue o aquecedor elétrico e aguarde até a fervura da água. 
 
6. Observe o ponteiro do “relógio” do dilatômetro. Anote a temperatura final f e a 
dilatação ΔL quando o ponteiro estacionar. 
 
f = _______ºC ΔL = _______ cm 
 
7. Determine o coeficiente de dilatação linear das substâncias que compõem as 
varetas de metal. Preencha a tabela 2 na TAREFA. 
 
 
 
 
 
Figura 2 – DILATÔMETRO LINEAR