Um Experimento sobre Dilatação Térmica e a Lei de Resfriamento

1. Um Experimento sobre Dilatação Térmica e a Lei de Resfriamento Carlos E. Aguiar e Luiz Fernando de Souza Instituto de Física, UFRJ XVIII SNEF – Vitória, 2009

2. 1 Dilatação térmica na sala de aula dilatação térmica típica: ~ 0,001 por cento por oC difícil de ver Demonstrações usuais: anel de Gravesande(séc. XVIII) bimetal

3. 2 Outra demonstração

4. dilatação vs. ângulo: pequeno grande (visível) 3 Expansão de uma barra de alumínio

5. 4 Lei de Newton do resfriamento • Proposta em 1701, quando Newton já tinha quase 60 anos. • Publicada anonimamente num artigo intitulado Scala Graduum Caloris [Philosophical Transactions of the Royal Society 22, 824 (1701)]. • Propósito de Newton: medir temperaturas de até 1000 oC, algo impossível aos termômetros da época. • Válida apenas aproximadamente. Aplicável em situações onde a temperatura do objeto não é muito diferente da temperatura ambiente e quando correntes de ar auxiliam o resfriamento (convexão forçada).

6. 5 Resfriamento da barra de alumínio Lei de Newton: ajuste às medidas  k = 0,15 min-1 tempo de resfriamento = 1/k = 6,6 min

7. 6 Conclusão Um único aparato permite: • estudar dois fenômenos diferentes, a dilatação térmica e o resfriamento dos corpos; • visualizar claramente a dilatação térmica, mesmo quando essa é de uma fração de milímetro; • obter dados quantitativos sobre o resfriamento, que podem ser usados para testar a lei de Newton ou suas generalizações; • montagem simples, não exigindo muitos recursos ou materiais de difícil acesso; • utilização em salas de aula com muitos alunos, pois é grande o suficiente para ser visto por todos.