Este documento descreve um experimento para determinar o coeficiente de dilatação linear de hastes metálicas. O objetivo é medir como o comprimento de uma haste muda com a variação de temperatura e calcular sua taxa de dilatação térmica. O procedimento envolve aquecer a haste com vapor de água e medir o aumento de comprimento. Isso permite calcular o coeficiente de dilatação para cada material da haste e compará-lo com valores tabelados.

1. UNIVERSIDADE CATÓLICA DE BRASÍLIA
CURSO DE FÍSICA
LABORATÓRIO DE FÍSICA TÉRMICA
COEFICIENTE DE DILATAÇÃO LINEAR
OBJETIVO
• Determinar o coeficiente de dilatação linear de uma haste metálica
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
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 0 à temperatura T0 .
Variando a temperatura desta haste para T, verifica-se que seu comprimento muda de valor, para .
A experiência mostra que a dilatação sofrida pela haste D = - 0 , é proporcional ao seu
comprimento inicial 0 e a variação de temperatura DT = T – T0 . Deste modo temos:
D = a 0 DT Eq. 1
A constante de proporcionalidade a 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 a ( 0C-1 )
Alumínio 2,4 10-5
Latão 2,0 10-5
Prata 1,9 10-5
Ouro 1,4 10-5
Cobre 1,4 10-5
Ferro 1,2 10-5
Aço 1.2 10-5
Platina 0,9 10-5
Vidro 0,9 10-5
Vidro Pirex 0,3 10-5
Física Térmica Dilatação Térmica 1

2. Analisando a tabela, verificamos que a dilatação linear do sólido é realmente muito pequena, quando
comparada as suas dimensões. A Eq.1 mostra ,por exemplo, que a dilatação de uma haste de cobre de
1,0m de comprimento que sofre uma variação de temperatura de 1000C é de apenas 1,4 mm.
MATERIAL NECESSÁRIO
• manta • balão de 300ml
• dilatômetro com hastes metálicas • presilha para fixar o balão
• termômetro • suporte para balão
• rolha com mangueira • liga de borracha
MONTAGEM
Execute a montagem de acordo com as instruções:
1. Coloque o nanômetro sobre o suporte II.
2. Coloque a haste sobre o eixo do ponteiro, suporte II , fixando-a com cuidado ao suporte I.
3. Coloque a mangueira na extremidade da haste no suporte I.
4. Fixe o balão, coloque nele um pouco de água e conecte a mangueira à haste , como mostra a
figura.
5. Introduza o termômetro na mangueira próxima ao suporte II, com o cuidado de não quebrá-lo.
6. Ajuste o nanômetro de modo a indicar zero.
PROCEDIMENTO
Física Térmica Dilatação Térmica 2

3. 1. Determine o comprimento inicial 0 da haste, desde o eixo do apoio II até o centro do fixador I.
0 = _______________
2. Leia no termômetro a temperatura inicial da barra.
T0 = _______________
3. Ligue a manta e aguarde a água ferver. Quando a água ferver, os vapores que circulam no interior da
haste fazem com que ela se dilate. Durante a dilatação da haste observa-se que:
a) O termômetro acusa temperatura ascendente.
b) O ponteiro gira, o que indica que a haste aumenta seu comprimento.
4. Aguarde até que a temperatura e a dilatação se estabilizem e determine a temperatura final da haste:
TF = _______________
5. Leia no nanômetro a dilatação sofrida pela barra:
Dl = ________________
TAREFAS
1. A partir dos dados experimentais determine o coeficiente de dilatação linear da haste . Compare o
valor encontrado com o valor tabelado. Apresente os cálculos em seu relatório.
a = _____________ material da haste: _______________
2. Após os cálculos da tarefa 1, troque a barra e repita os procedimentos no intuito de saber qual o
coeficiente da nova barra e de que é feita?
a = _____________ material da haste: _______________
3. Explique o por que não foi medida a dilatação superficial ou volumétrica da barra.
4. Explique o por que de trilhos em ferrovias, placas de concreto em viadutos devem ser assentadas
com um espaço entre elas.
5. Compare os valores de a encontrados nas tarefas 1 e 2 e explique a diferença existente entre os
resultados .
6. Tire uma conclusão deste experimento.
Física Térmica Dilatação Térmica 3