Termodinâmica
Ano Lectivo 2005/06
Trabalho Prático
COEFICIENTE DE DILATAÇÃO DE SÓLIDOS
Objectivo - Determinação do coeficiente de dilatação linear de sólidos de aço, cobre e alumínio.
1. Introdução
A variação de comprimento dum corpo sólido com a temperatura pode, em boa
aproximação, ser descrita por:
l = l0 (1 + α ∆θ ) ,
onde l e l0 são os comprimentos às temperaturas θ e θ0, respectivamente, ∆θ=θ-θ0 e α é o
coeficiente de expansão linear, que pode, em geral, ser considerado constante para cada substância
em intervalos de temperatura não muito grandes. Nesta experiência pode pôr-se em evidência que α
é dependente do material.
2. Montagem experimental
Material
Dispositivo para dilatação linear com tubos
de diferentes materiais;
Tubo de borracha;
Gerador de vapor;
Termómetro;
Craveira e régua.
3. Realização Experimental
1 – Medir, com a craveira e a régua, as distâncias da base do ponteiro ao apoio do tubo e à
extremidade que se desloca em frente da escala, d1 e d2, respectivamente.
2 – Prender o tubo de metal, próximo da sua extremidade, na mola da base do dispositivo de
dilatação. Apoiar a base do ponteiro na ranhura da mesa do dispositivo e apoiar a ranhura do tubo
na lâmina do ponteiro. Medir o comprimento l0 do tubo entre a mola de fixação e a ranhura apoiada
no ponteiro.
3 – Colocar água no gerador de vapor até ¾ da sua capacidade; fechá-lo e, com o tubo de
borracha, ligar a sua saída à extremidade fixa do tubo de metal. Ajustar a fixação do tubo por forma
a que o ponteiro fique em frente do zero da escala à temperatura ambiente, θ0. Registe esta
temperatura.
4 – Ligar o gerador de vapor. Quando a água entrar em ebulição, observar a evolução da
extremidade do ponteiro em frente da escala. Ler a distância s correspondente à deflexão máxima.
Verificar que, nesse momento, a temperatura do vapor, à saída do tubo, é θ1=100 ºC. Determinar
∆θ=θ1-θ0.
5 – Verificar que, com boa aproximação, a dilatação do tubo vale ∆l=s.d1/d2.
6 – Calcular o coeficiente de dilatação linear do metal, α = ∆l /(l0 .∆θ ) .
7 – Repetir para os outros tubos.
Material α (x10-6 /ºC)
Aço
Al
Cu
Pb
Departamento de Física da FCTUC
11,3 a 13,5
23,4
17,6
0,128
1/1