Exercícios de Dilatação Térmica

A dilatação térmica dos sólidos é um fenómeno importante em diversas aplicações de engenharia, como construções de pontes, prédios e estradas de ferro. Considere o caso dos trilhos de trem serem de aço, cujo coeficiente de dilatação é . Se a 10°C o comprimento de um trilho é de 30 m, de quanto aumentaria o seu comprimento se a temperatura aumentasse para 40°C?

Um cientista esta à procura de um material que tenha um coeficiente de dilatação alto. O objetivo dele é produzir vigas desse material para utiliza-las como suportes para os telhados das casas. Assim, nos dias muito quentes, as vigas dilatar-se-iam bastante, elevando o telhado e permitindo uma certa circulação de ar pela casa, refrescando o ambiente. Nos dias frios, as vigas encolheriam e o telhado abaixaria, não permitindo a circulação de ar. Após algumas experiências, ele obteve um composto com o qual fez uma barra. Em seguida, o cientista mediu o comprimento L da barra em função da temperatura T e obteve o gráfico a seguir: Analisando o gráfico, é correto afirmar que o coeficiente de dilatação linear do material produzido pelo cientista vale:

João, chefe de uma oflcina mecânica, precisa encaixar um eixo de aço em um anel de latão, como mostrado nesta figura: À temperatura ambiente, o diametro do eixo é maior que o do orifício do anel. Sabe-se que o ooeficiente de dilatação térrnica do latão é maior que o do aço. Diante disso, são sugeridos a João alguns procedimentos, descritos nas alternativas a seguir, para encaixar o eixo no anel. Assinale a alternativa que apresenta um procedimento que NÃO permite esse encaixe.

Duas barras metálicas A e B de um mesmo material e a uma mesma temperatura inicial têm comprimento L0A e L0B = 3 L0A. A seguir, varia-se a temperatura da barra A de TA, o que faz a barra A sofrer uma variação de dilatação LA. Para que a barra B sofra a mesma variação de comprimento da barra A, deve-se variar a temperatura da barra B, TB de

Um recipiente de vidro de capacidade 2,0.102 cm3 está completamente cheio de mercúrio, a O°C. Os coeficientes de dilatação volumétrica do vidro e do mercúrio são, respectivamente, . Aquecendo o conjunto a 100°C, o volume de mercúrio que extravasa, em cm3, vale

A imprensa tem noticiado as temperaturas anormalmente altas que vêm ocorrendo no atual verão, no hemisfério norte. Assinale a opção que indica a dilatação (em cm) que um trilho de 100 m sofreria devido a uma variação de temperatura igual a 20°C, sabendo que o coeficiente linear de dilatação térmica do trilho vale a = 1,2 x 10-5 por grau Celsius.

As variações de volume de certa quantidade de água e do volume interno de um recipiente em função da temperatura foram medidas separadamente e estão representadas no gráfico abaixo, respectivamente, pela linha contínua (água) e pela linha tracejada (recipiente). Estudantes, analisando os dados apresentados no gráfico, e supondo que a água seja colocada dentro do recipiente, fizeram as seguintes previsões: I. O recipiente estará completamente cheio de água, sem haver derramamento, apenas quando a temperatura for 4°C. II. A água transbordará apenas se sua temperatura e a do recipiente assumirem simultaneamente valores acima de 4°C. III. A água transbordará se sua temperatura e a do recipiente assumirem simultaneamente valores acima de 4°C ou se assumirem simultaneamente valores abaixo de 4°C. A(s) afirmativa(s) correta(s) é/são:

Uma barra metálica de um material experimental, à temperatura TA, tem comprimento LA. Quando essa barra é aquecida à temperatura TB. sendo TB > TA, tem comprimento LB = 1,331 LA. Sabe-se que a cada aumento de temperatura de 20K, a barra aumenta seu comprimento em 10%. Então, é CORRETO afirmar que a diferença de temperatura TB - TA é

Uma chapa quadrada, feita de um material encontrado no planeta Marte, tem área A = 100,0 cm2 a uma temperatura de 100 °C. A uma temperatura de 0,0 °C, qual será a área da chapa em cm2? Considere que o coeficiente de expansão linear do material é a = 2,0 x10-3/°C.

Um recipiente cilíndrico, de vidro, de 500 ml está completamente cheio de mercúrio, a temperatura de 22°C. Esse conjunto foi colocado em um freezer a - 18°C e, após atingir o equilíbrio térmico, veriflcou- se um Dados - Constantes físicas: Coeflciente de dilatação linear do vidro: . Coeflciente de dilatação volumétrica do mercúrio: Constante da lei de Coulomb (para o vácuo):

Para a proteção contra curtos-circuitos em residências são utilizados disjuntores, compostos por duas lâminas de metais diferentes, com suas superfícies soldadas uma à outra, ou seja, uma lâmina bimetálica. Essa lâmina toca o contato elétrico, fechando o circuito e deixando a corrente elétrica passar. Quando da passagem de uma corrente superior à estipulada (limite), a lâmina se curva para um dos lados, afastando-se do contato elétrico e, assim, interrompendo o circuito. Isso ocorre porque os metais da lâmina possuem uma característica física cuja resposta é diferente para a mesma corrente elétrica que passa no circuito. A característica física que deve ser observada para a escolha dos dois metais dessa lâmina bimetálica é o coeficiente de

O piso de concreto de um corredor de ônibus é constituído de secções de 20m separadas por juntas de dilatação. Sabe-se que o coeficiente de dilatação linear do concreto é 12x10– 6 ºC–1, e que a variação de temperatura no local pode chegar a 50 ºC entre o inverno e o verão. Nessas condições, a variação máxima de comprimento, em metros, de uma dessas secções, devido à dilatação térmica, é

A Ponte Manaus/Iranduba, a ser construída, tem previsão de 3,5km de extensão. Em um dia em que se registre a variação da temperatura da ponte em 15ºC, qual será a variação, aproximada, do comprimento da ponte, supondo que ela será construída de aço? (O coeficiente de dilatação linear médio do aço é 11,0 x 10-6 / ºC)

O coeficiente de expansão térmica linear do material que constitui um edifício de 100 m de comprimento é α = 2,0 x 10-5 (1 / °C). Dado que o prédio se expandiu em 3,0 cm, de quanto foi o aumento de temperatura?

Para que uma barra metálica, cujo coeficiente de dilatação linear é 2,0 x 10–5 ºC–1, com 10 metros de comprimento inicial, apresente uma dilatação de 1,0 cm, a variação de temperatura necessária, em graus Celsius, é

Uma placa de material metálico apresenta um orifício de pequenas dimensões. Ao ser aquecida, sua superfície __________________ e o orifício __________________ . Os termos da opção que preenchem, corretamente, as lacunas são:

Nos últimos anos temos sido alertados sobre o aquecimento global. Estima-se que, mantendo-se as atuais taxas de aquecimento do planeta, haverá uma elevação do nível do mar causada, inclusive, pela expansão térmica, causando inundação em algumas regiões costeiras. Supondo, hipoteticamente, os oceanos como sistemas fechados e considerando que o coeficiente de dilatação volumétrica da água é aproximadamente 2 × 10–4 ºC–1 e que a profundidade média dos oceanos é de 4 km, um aquecimento global de 1 ºC elevaria o nível do mar, devido à expansão térmica, em, aproximadamente,

O comprimento da coluna de mercúrio de um termômetro é de 5,0 cm, quando o termômetro está em equilíbrio no ponto de fusão do gelo, e 25,0 cm, quando o termômetro está em equilíbrio no ponto de vapor da água. Considerando-se que o comprimento da coluna é 16,8 cm, quando o termômetro está imerso em uma solução química, então a temperatura em que se encontra essa solução, em °C, é igual a

Com a alta demanda por combustível no Brasil, as importações de gasolina cresceram no final do ano de 2012. Porém, nem todos os navios que viajam com esse combustível podem trazer o máximo de sua capacidade para entrega no mercado brasileiro. Para ilustrar essa restrição, suponha que um navio que viaja para o Brasil foi carregado lentamente com 107 litros de gasolina em uma região da Europa com clima extremamente frio, de temperatura de 0º C. Se a gasolina carregada ocupa 100% da capacidade de transporte dos seus reservatórios, calcule quantos litros de gasolina que transbordam até o momento em que esse navio e sua carga estejam em equilíbrio térmico, em uma temperatura de 40º C, típica de algumas regiões do Brasil.   Dados: Os coeficientes de dilatação volumétrica da gasolina e dos reservatórios são iguais a CG = 9,0 x 10-4 ºC-1 e CR = 3,0 x 10-4 ºC-1, respectivamente.

Largamente utilizados na medicina, os termômetros clínicos de mercúrio relacionam o comprimento da coluna de mercúrio com a temperatura. Sabendo-se que quando a coluna de mercúrio atinge 2,0cm, a temperatura equivale a 34oC e, quando atinge 14cm, a temperatura equivale a 46oC. Ao medir a temperatura de um paciente com esse termômetro, a coluna de mercúrio atingiu 8,0cm. A alternativa correta que apresenta a temperatura do paciente, em oC, nessa medição é:

Um motorista de Manaus abasteceu seu carro com 40 litros de gasolina numa tarde em a temperatura estava a 35 ºC. Neste mesmo dia, choveu no final da tarde e durante a noite a temperatura ficou estável em 20 ºC. Supondo que a gasolina, cujo coeficiente de dilatação vale 1,1 x 10-3 ºC-1 esteja em equilíbrio térmico com a temperatura ambiente, qual o prejuízo sofrido pelo motorista? Expresse sua resposta em porcentagem em relação volume inicial abastecido.

As rodas de uma locomotiva são discos metálicos e feitos de um material cujo coeficiente de dilatação linear é 20.10–6ºC–1. Quando essa locomotiva faz certo percurso, com as rodas à temperatura de 50 ºC, cada uma delas realiza 40 000 voltas completas.   Se as rodas da locomotiva estivessem à temperatura de 0 ºC, o número de voltas inteiras que cada uma daria, quando a locomotiva realizar esse mesmo percurso, seria

Consultando uma tabela da dilatação térmica dos sólidos verifica-se que o coeficiente de dilatação linear do ferro é 13 . 10-6 °C -1.   Portanto, pode-se concluir que

Na fase de resfriamento até 4 °C, a água se contrai, mas se dilata entre 4 °C e 0 °C. Devido a esse comportamento, pode-se concluir que

A região da cidade de New York, nos Estados Unidos da América do Norte, é destacada entre os meteorologistas por ficar com temperaturas muito baixas no inverno (até –40ºC) e elevadas no verão (entre 35ºC e 40ºC).Nessas condições, dois fios metálicos possuem, em um dia de rigoroso inverno, os mesmos comprimentos Lo1= Lo2= 10,000 m. Os coeficientes de dilatação linear médios dos materiais desses fios são, respectivamente,α1= 1,0 . 10–5 ºC–1 e α2= 2,6 . 10– 5ºC–1. A variação de temperatura que esses fios devem sofrer juntos, para que a diferença entre seus comprimentos seja 8,0 . 10–3 m, é 

Em uma aula de Física Experimental, uma chapa metálica, com um orifício circular no centro, é aquecida de 26ºC para 52ºC. Como consequência desse aquecimento, podemos concluir que o diâmetro do orifício

Uma placa de alumínio (coeficiente de dilatação linear do alumínio = 2.10-5 oC-1), com 2,4 m2 de área à temperatura de – 20o C, foi aquecido à 176oF. O aumento de área da placa foi de

Em virtude de as moléculas de água no estado líquido estarem unidas por um tipo especial de ligação denominada ponte de hidrogênio, a água apresenta um comportamento excepcional quando aquecida. Quando se aquece uma amostra de água de 0 °C a 100 °C, ela

Um pequeno tanque, completamente preenchido com 20,0 l de gasolina a 0º F, é logo a seguir transferido para uma garagem  mantida à temperatura de 70º F.  Sendo γ = 0,0012 ºC-1 o coeficiente de expansão volumétrica da gasolina, a alternativa que melhor expressa o volume de gasolina que vazará em conseqüência do seu aquecimento até a temperatura da garagem é

Com base nos conhecimentos acerca da expansão térmica dos sólidos, sabe-se que, ao aquecer uma esfera feita de alumínio, em 100 graus celsius, o maior aumento percentual vai ocorrer na (no)