DILATAÇÃO TÉRMICA FONTE DA IMAGEM: CESGRANRIO. Esfriando-se o conjunto e supondo-se que o álcool não evapore, o volume da gota:

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1 DILATAÇÃO TÉRMICA 1. Fausto é dono de uma empresa que fabrica recipientes termicamente isolados. Ele herdou a empresa do pai e seguiu seus passos. Um dos recipientes termicamente isolados de Fausto contém 500 g de água na qual se mergulha uma barra metálica homogênea de 250 g. A temperatura inicial da água é 25,0 C e a da barra 80,0 C. Considere o calor específico da água igual a 1,00 cal/g. C, o do metal igual a 0,200 cal/g. C e despreze a capacidade térmica do recipiente. Com base nesses dados, é correto afirmar que: (01) A temperatura final de equilíbrio térmico é de 52,5 C. (02) O comprimento da barra permanece constante durante o processo de troca de calor. (04) A temperatura inicial da barra, na escala kelvin, é de 353 K. (08) A quantidade de calor recebida pela água é igual à cedida pela barra. (16) A energia interna final da água, no equilíbrio térmico, é menor que sua energia interna inicial. 2. Ana Luisa tem um alambique e produz cachaça e álcool em pequena escala. Ela seguiu os passos do pai, cachaceiro famoso da região. Hoje, Ana Luisa está fazendo um teste com um lote de álcool produzido em seu alambique. Misturando-se convenientemente água e álcool, é possível fazer com que uma gota de óleo fique imersa, em repouso, no interior dessa mistura, como exemplifica o desenho a seguir. Os coeficientes de dilatação térmica da mistura e do óleo valem, respectivamente, 2, / C e 5, / C FONTE DA IMAGEM: CESGRANRIO Esfriando-se o conjunto e supondo-se que o álcool não evapore, o volume da gota:

2 a) diminuirá e ela tenderá a descer. b) diminuirá e ela tenderá a subir. c) diminuirá e ela permanecerá em repouso. d) aumentará e ela tenderá a subir. e) aumentará e ela tenderá a descer. 3. Clóvis é praticante de asa-delta. Ele decidiu saltar sob influência de seu irmão mais velho, campeão brasileiro de vôo livre. Uma rampa para saltos de asa-delta é construída de acordo com o esquema que se segue. A pilastra de sustentação II tem, a 0 C, comprimento três vezes maior do que a I. FONTE DA IMAGEM: CESGRANRIO Os coeficientes de dilatação de I e II são, respectivamente, α 1 e α 2. Para que a rampa mantenha a mesma inclinação a qualquer temperatura, é necessário que a relação entre α 1 e α 2 seja: a) α 1 = α 2 b) α 1 = 2α 2 c) α 1 = 3α 2 d) α 2 = 3α 1 e) α 2 = 2α 1 4. Uma régua de metal mede corretamente os comprimentos de uma barra de alumínio e de uma de cobre, na temperatura ambiente de 20 C, sendo os coeficientes de dilatação linear térmica do metal, do alumínio e do cobre, respectivamente iguais a 2, / C, 2, / C e 1, / C, então é correto afirmar que, a 60 C, as medidas fornecidas pela régua para os

3 comprimentos das barras de alumínio e de cobre, relativamente aos seus comprimentos reais nessa temperatura, serão, respectivamente: a) menor e menor. b) menor e maior. c) maior e menor. d) maior e maior. e) igual e igual. 5. Duas barras, sendo uma de ferro e outra de alumínio, de mesmo comprimento l = 1m a 20 C, são unidas e aquecidas até 320 C. Sabe-se que o coeficiente de dilatação linear do ferro é de C -1 e do alumínio é C -1. Qual é o comprimento final após o aquecimento? FONTE DA IMAGEM: FEI a) 2,0108 m b) 2,0202 m c) 2,0360 m d) 2,0120 m e) 2,0102 m 6. Josué trabalha na Nexans, empresa que produz bobinas de metal. Ele seguiu os passos de Manoel, seu pai, que foi um grande funcionário dessa empresa. Uma bobina contendo 2000 m de fio de cobre medido num dia em que a temperatura era de 35 C, foi utilizada e o fio medido de novo a 10 C. Esta nova medição indicou: a) 1,0 m a menos b) 1,0 m a mais c) 2000 m

4 d) 20 m a menos e) 20 mm a mais 7. (Ita - ADAPTADO) Você é convidado a projetar uma ponte metálica, cujo comprimento será de 2,0 km. Você é um grande arquiteto por influência de seu pai. Considerando os efeitos de contração e expansão térmica para temperaturas no intervalo de - 40 F a 110 F e que o coeficiente de dilatação linear do metal é de C -1, qual a máxima variação esperada no comprimento da ponte? (O coeficiente de dilatação linear é constante no intervalo de temperatura considerado). a) 9,3 m b) 2,0 m c) 3,0 m d) 0,93 m e) 6,5 m 8. ( ITA ADAPTADO) Se duas barras, uma de alumínio com comprimento L 1 e coeficiente de dilatação térmica α 1 = 2, C -1 e outra de aço com comprimento L 2 > L 1 e coeficiente de dilatação térmica α 2 = 1, C -1, apresentam uma diferença em seus comprimentos a 0 C, de 1000 mm e essa diferença se mantém constante com a variação da temperatura, podemos concluir que os comprimentos L 1 e L 2 são a 0 C: a) L 1 = 91,7 mm; L 2 = 1091,7 mm b) L 1 = 67,6 mm; L 2 = 1067,6 mm c) L 1 = 917 mm; L 2 = 1917 mm d) L 1 = 676 mm; L 2 = 1676 mm e) L 1 = 323 mm; L 2 = 1323 mm 9. Num laboratório situado na orla marítima paulista, Ubatuba, uma haste de ferro de 50cm de comprimento está envolta em gelo fundente. É uma experiência feita por José Carlos que virou inventor ao ver seu pai trabalhando no quintal de casa. Para a realização de um ensaio técnico, esta barra é colocada num recipiente contendo água em ebulição, até atingir o equilíbrio térmico. A variação de comprimento sofrida pela haste foi de: (Dado: (Fe) = 1, C -1 ) a) 12 mm b) 6,0 mm c) 1,2 mm

5 d) 0,60 mm e) 0, 12 mm 10. (Puccamp - ADAPTADO) Amanda trabalha em um laboratório de termologia devido a influência da mãe, que trabalha no mesmo lugar. A figura a seguir representa o comprimento de uma barra metálica em função de sua temperatura criado por Amanda. A análise dos dados permite concluir que o coeficiente de dilatação linear do metal constituinte da barra é, em C -1, a) b) c) d) e) Três barras retas de chumbo são interligadas de modo a formarem um triângulo isósceles de base 8cm e altura 10cm.

6 FONTE DA IMAGEM: UECE Elevando-se a temperatura do sistema: a) a base e os lados se dilatam igualmente b) os ângulos se mantêm c) a área se conserva d) o ângulo do vértice varia mais que os ângulos da base 12. Uma barra de metal tem comprimento igual a 10,000 m a uma temperatura de 10,0 C e comprimento igual a 10,006 m a uma temperatura de 40 C. O coeficiente de dilatação linear do metal é: a) 1, C -1 b) 6, C -1 c) 2, C -1 d) 2, C -1 e) 3, C (Ufmg - ADAPTADO) Duas lâminas de metais diferentes, M e N, são unidas rigidamente. Ao se aquecer o conjunto até uma certa temperatura, esse se deforma, conforme mostra a figura a seguir. Com base na deformação observada, pode-se concluir que:

7 a) a capacidade térmica do metal M é maior do que a capacidade térmica do metal N. b) a condutividade térmica do metal M é maior do que a condutividade térmica do metal N. c) a quantidade de calor absorvida pelo metal M é maior do que a quantidade de calor absorvida pelo metal N. d) o calor específico do metal M é maior do que o calor específico do metal N. e) o coeficiente de dilatação linear do metal M é maior do que o coeficiente de dilatação linear do metal N. 14. A figura a seguir representa uma lâmina bimetálica. O coeficiente de dilatação linear do metal A é a metade do coeficiente de dilatação linear do metal B. À temperatura ambiente, a lâmina está na vertical. Se a temperatura for aumentada em 200 C, a lâmina: FONTE DA IMAGEM: UNIRIO a) continuará na vertical. b) curvará para a frente. c) curvará para trás.

8 d) curvará para a direita. e) curvará para a esquerda. 15. (Unirio ADAPTADO) Um quadrado foi montado com três hastes de alumínio (αal= C -1 ) e uma haste de aço (αaço= C -1 ), todas inicialmente à mesma temperatura. O sistema é, então, submetido a um processo de aquecimento, de forma que a variação de temperatura é a mesma em todas as hastes. Podemos afirmar que, ao final do processo de aquecimento, a figura formada pelas hastes estará mais próxima de um: a) quadrado. b) retângulo. c) losango. d) trapézio retângulo. e) trapézio isósceles. GABARITO: 1) 04; 08 2) A. 3) C. 4) C. 5) E. 6) A. 7) B. 8) C. 9) D. 10) A.

9 11) B. 12) C. 13) E. 14) E. 15) E.

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