αchumbo= ºC -1 αbronze= ºC -1

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1 Exercícios dilatação e transferência de calor 1.Um cilindro de aço, que se encontra em um ambiente cuja temperatura é de 20 C, tem como medida de seu diâmetro 10,00 cm. Levado para outro ambiente cuja temperatura é de 50 C, ele sofre uma dilatação térmica.considere: coeficiente de dilatação linear do aço = C -1.Calcule o diâmetro final do cilindro. 2.Qual deve ser o coeficiente de dilatação volumétrica de um material para que o seu volume duplique quando a sua temperatura for aumentada de 0 C a 100 C? 3.As barras A e B da figura têm, respectivamente, 1000 mm e 1001 mm, a 20 C. Seus coeficientes de dilatação linear são A = C -1 e B = C -1. Determine a temperatura em que a barra C ficara na horizontal. 4.Um vasilhame de alumínio com capacidade inicial de 1 litro, contendo glicerina, é levado ao fogo. Quando o sistema sofre uma variação de temperatura de 40 C, a glicerina passa a ocupar todo o volume disponível. Calcule o volume inicial da glicerina.dados : o alumínio tem = C -1 e a glicerina tem = C ( UFR-RJ)Na ilustração da figura, temos uma lâmina bimetálica composta de chumbo e bronze, coladas à temperatura T0, cujos coeficientes de dilatação linear são : αchumbo= ºC -1 αbronze= ºC -1 Ao ser aquecida até uma temperatura T > T0, a lâmina bimetálica se encurva!

2 Qual a curvatura apresentada,para cima ou para baixo, Explique? 6.Uma chapa metálica tem um orifício circular, com mostra a figura, e está a uma temperatura de 30ºC. A chapa é resfriada até uma temperatura de 10ºC.Enquanto ocorre o resfriamento, explique o que ocorre com o diâmetro do orifício e o tamanho da placa 7.O gráfico abaixo apresenta a variação do comprimento L de uma barra metálica, em função da temperatura T. Qual o coeficiente de dilatação linear da barra, em C -1? 8.O volume de um bloco metálico sofre um aumento de 0,6% quando sua temperatura varia de 200 C. Determine o coeficiente de dilatação volumétrico desse metal. 9.A porca abaixo representada é feita de aço, enquanto o parafuso é feito de cobre. A porca está muito justa não se consegue retirá-la na temperatura ambiente. Sabendo que o coeficiente de dilatação do cobre é maior que o do aço, sugira um procedimento para afrouxá-la, que se baseie em seus conhecimentos de termologia. 10.Um recipiente de vidro, tem, a 0 C, o volume interno de 45 cm 3. Calcule o volume de mercúrio que se deve colocar no recipiente a fim de que o volume da parte vazia não se altere com a temperatura.dados : o vidro tem = C -1 e o mercúrio tem = C -1.

3 11.Um caminhão-tanque é carregado com litros de álcool em Paranaguá, cuja temperatura local e do álcool é de 35 º C. Transporta-se o combustível para Curitiba e descarrega-o a temperatura de 20 º C. Considerando que o coeficiente de dilatação volumétrica do álcool é de 1,2 X 10-3 ºC -1, responda as perguntas abaixo: a)qual a variação de volume sofrida pelo álcool? b)qual o volume do combustível que chega em Curitiba? c) A densidade do álcool,existente no caminhão, em Curitiba e Paranaguá é a mesma?justifique? 12.Uma placa de ferro no formato de um quadrado tem lado de 1 metro,a placa está inicialmente a 12 ºC. Aquecendo-se a placa até 37ºC, qual a variação da área sofrida pela placa, em cm 2?(Dado o coeficiente de dilatação linear do ferro 1, ºC 1 ). 13.Ao se aquecer de 1 C uma haste metálica de 1 m, o seu comprimento aumenta de mm. O aumento do comprimento de outra haste do mesmo metal, de medida inicial 80 cm, quando a aquecemos de 20 C, é: 14.Um recipiente de vidro de capacidade 400cm³ está completamente cheio de mercúrio, a 0 C. Os coeficientes de dilatação volumétrica do vidro e do mercúrio são, respectivamente, 4, C 1 e 1, C -1 Aquecendo o conjunto a 100 C, o volume de mercúrio que extravasa, em cm³, vale? 15.Uma chapa de zinco, cujo coeficiente de dilatação linear é C -1, sofre elevação de 10 C na sua temperatura. Verifica-se que a área da chapa aumenta de 2,0 cm². Nessas condições, determine a área inicial da chapa em cm². 16.Um recipiente de vidro de volume 500 cm 3 está completamente cheio de mercúrio a 0 C. Sabe- se os coeficientes de dilatação do mercúrio e do vidro são, respectivamente, Hg = C -1 e vidro = C -1. Admita que o conjunto seja aquecido a 100 C e determine : a) a dilatação do recipiente de vidro. b) a dilatação real do mercúrio. c) o volume de mercúrio que transbordará. 17.Uma chapa metálica tem, a 0 C, área de 200 cm 2 e, a 100 C, a sua área vale 200,8 cm 2. Determine o coeficiente de dilatação superficial do metal que constitui a chapa. 18. Julgue em verdadeiras (V) ou falsas (F) as afirmativas a seguir, justificando as letras d e e. a) ( ) É impossível o calor do Sol chegar até a Terra por condução ou por convecção, pois entre o Sol e a Terra há região de vácuo. b) ( ) Na convecção as moléculas mais resfriadas do fluido tendem a subir e as moléculas mais aquecidas tendem a descer, gerando as correntes de convecção.

4 c) ( ) A garrafa térmica é um recipiente perfeitamente adiabático, pois conserva a temperatura de um líquido em seu interior por um tempo indeterminado. d) ( ) É indiferente uma panela ter cabo metálico ou de madeira. Ambos os materiais irão proporcionar o mesmo conforto térmico ao cozinheiro. e) ( ) Todas as substâncias da natureza aumentam de volume quando ocorre um aumento de temperatura. A isso dá-se o nome de dilatação térmica. 19.Relacione a segunda coluna com a primeira, podendo existir números repetidos ou espaços em branco. 1ª COLUNA (1) Condução do calor (2) Convecção do calor (3) Irradiação do calo 2ª COLUNA ( ) Aquecimento da água em uma chaleira, no fogão ( ) Resfriamento do ar no interior da geladeira ( ) Aquecimento de uma barra metálica quando uma de suas extremidades está sobrua fogueira. ( ) Propagação do calor por ondas eletromagnéticas ( ) Formação de brisas litorâneas 20. O papel de alumínio é normalmente constituído de uma face espelhada e uma face fosca. Se você deseja assar uma carne em um forno comum, envolvendo-a em papel de alumínio, qual a face do papel de alumínio deve ficar para fora? Justifique. GABARITO 1-10,0036 cm 1 2-0,01 C C 4-0,98 litros 5- A lâmina ira se curvar para baixo. Quando a lâmina bimetálica é submetida a uma variação de temperatura, será forçada a curvar-se, pois os metais não se dilatarão igualmente,o coeficiente de dilatação do chumbo é maior que o coeficiente de dilatação do bronze e sendo inicialmente ambos de mesmo comprimento o aumento de temperatura acarretará numa dilatação maior da lâmina de chumbo.6- A chapa sofrerá uma redução de tamanho. assim como o orifício que se contrairá como se fosse feito do mesmo material da chapa C C O abaixamento da temperatura do conjunto fará o parafuso de cobre se contrair mais que a porca de aço e isso tornará a porca mais frouxa cm 3 11-a) -180 litros b) 9820 litros c) A densidade do álcool em Curitiba e maior do que em Paranaguá porque a massa permaneceu constante, porém o volume diminuiu ficando então as moléculas de álcool mais agrupadas por unidade volumétrica (maior densidade). 12-6,25 cm ,32 mm 14-5,6 cm² cm² 16-a) 1,35 cm 3 b) 9 cm 3 c) 7,65 cm C V,F,F,F,F d) O cabo de madeira é melhor isolante térmico, logo provoca um conforto maior ao cozinheiro. e)nem todas. A água, por exemplo, diminui de

5 volume quando a temperatura aumenta de 0 C a 4 C.19-2,2,1,3,220-Deve ficar para fora a face fosca. A face espelhada deve ficar para dentro, impedindo que o calor saia por irradiação.

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