FÍSICA EXPERIMENTAL I
Experimento 10
FEX I
Experimento No 10: DILATAÇÃO LINEAR DOS SÓLIDOS
Objetivos: Determinar o coeficiente de dilatação linear dos sólidos.
Medir grandezas físicas diretas e determinar outras grandezas.
Analisar o comportamento de uma dada substância quando da sua dilatação linear devido ao
aumento da sua temperatura.
Teoria: Quando se eleva a temperatura de um corpo sólido, a distância média entre os átomos que o
compõe também aumenta. Este efeito reflete-se macroscopicamente como uma dilatação do corpo
em função do aumento ocorrido em sua temperatura. A variação de qualquer dimensão linear do
sólido (comprimento, largura ou espessura) denomina-se de dilatação linear.
Considere um fino tubo de comprimento inicial L0 , submetido a uma variação de
temperatura ∆T , não muito grande. O tubo irá se dilatar de um comprimento ∆L , proporcional a L0
e a ∆T , isto é,
∆L = αL0 ∆T ,
(12.1)
Onde a constante de proporcionalidade α é denominada de coeficiente de dilatação linear do
material de que é feito o tubo.
O Método
O tubo de metal é fixado ao suporte em apenas uma de suas extremidades. Na outra é
montado o dispositivo apresentado abaixo, de modo que o tubo fica livre nesta extremidade, porém
em contato o dispositivo de medida com ponteiro.
Para o aquecimento dos tubos será utilizado o vapor d’água proveniente de uma caldeira em
ebulição, transportado por uma mangueira de borracha que será conectada na extremidade fixa do
tubo.
Desse modo, ao se dilatar, o tubo força o dispositivo de medida a gira em torno do seu eixo,
de modo que a dilatação do tubo corresponde a uma rotação θ e a uma projeção horizontal do
deslocamento da extremidade do ponteiro x , apresentadas no desenho abaixo.
12.1
FÍSICA EXPERIMENTAL I
Experimento 10
FEX I
Antes da passagem do vapor pelo tubo todo o equipamento deverá ser verificado, e o
ponteiro zerado numa escala de referência posta transversalmente a abaixo do ponteiro.
Teoricamente, a expressão para o coeficiente de dilatação linear neste ensaio é dada por:
 2π dθ 
,
α = 
0 
 L0 ∆T 360 
(12.2)
onde d é o diâmetro do ponteiro.
Equipamento/Material:
1.
2.
3.
4.
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6.
7.
8.
9.
Suportes verticais;
Fogareiro elétrico;
Tubo de metal;
Paquímetro;
Termômetro com escala de 20 oC a 360 oC;
Dispositivo de medida com ponteiro;
Escala;
Erlenmeyer;
Caldeira de ebulição.
Procedimentos:
(a) O aparato já está montado. Coloque água, se for preciso, no recipiente de vidro
(aproximadamente 2 cm de altura). Mantenha dentro da água algumas bolinhas de vidro ou
porcelana a fim de evitar o superaquecimento do líquido, o que poderia causar a explosão do
recipiente.
(b) Meça o comprimento inicial do tubo L0 , (distância entre as ranhuras) anote na tabela do
relatório.
(c) Com o paquímetro meça o diâmetro do eixo do ponteiro (d). Anote na tabela do relatório.
(d) Meça a temperatura inicial (temperatura ambiente T0) e anote na tabela do relatório.
(e) Conecte a mangueira à extremidade do tubo que está fixa na aresta.
(f) Ajuste o dispositivo de ponteiro para a medida, tomando como referência o zero da escala que
ficará sobre a mesa transversalmente oposta ao ponteiro.
(g) Ligue o aquecedor.
(h) Com a ebulição da água no erlenmeyer, o tubo metálico se dilata. Quando perceber que o tubo
alcançou novo comprimento de equilíbrio, meça a dilatação do mesmo e preencha a tabela do
relatório.
(i) Caso verta água na extremidade onde escapa o vapor, condicione um becker para colher o
vazamento.
ATENÇÃO para não encostar-se no equipamento, pois há risco de queimadura grave.
- Siga as instruções e responda às questões do relatório experimental.
12.2