FÍSICA. Temperatura C K Fusão Ebulição Pontos críticos

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1 FÍSICA Prof. Raphael Fracalossi 1. (Uerj 014) Observe na tabela os valores das temperaturas dos pontos críticos de fusão e de ebulição, respectivamente, do gelo e da água, à pressão de 1 atm, nas escalas Celsius e Kelvin. Pontos críticos Temperatura C K Fusão 0 73 Ebulição Considere que, no intervalo de temperatura entre os pontos críticos do gelo e da água, o mercúrio em um termômetro apresenta uma dilatação linear. Nesse termômetro, o valor na escala Celsius correspondente à temperatura de 313 K é igual a a) 0 b) 30 c) 40 d) 60. (Upf 014) Em um laboratório, um estudante deseja realizar medidas de variações pequenas de temperatura, no entanto, percebe que o termômetro comum disponível nesse laboratório é pouco eficiente, pois possui divisões de meio grau. Dessa forma, resolve construir um novo termômetro, que possua uma escala com décimos de grau, tomando, para tal, algumas providências, que estão descritas a seguir. Qual delas não irá contribuir para a ampliação da escala do termômetro? a) Usar um líquido de maior coeficiente de dilatação. b) Aumentar o volume do depósito de líquido. c) Diminuir o diâmetro do tubo capilar de vidro. d) Usar um vidro de menor coeficiente de dilatação. e) Aumentar, exclusivamente, o comprimento do tubo de vidro. 3. (Acafe 014) 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,0cm, a temperatura equivale a 34 C e, quando atinge 14cm, a temperatura equivale a 46 C. 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 C, nessa medição é: a) 36 b) 4 c) 38 d) (Uea 014) Um turista estrangeiro leu em um manual de turismo que a temperatura média do estado do Amazonas é de 87,8 graus, medido na escala Fahrenheit. Não tendo noção do que esse valor significa em termos climáticos, o turista consultou um livro de Física, encontrando a seguinte tabela de conversão entre escalas termométricas: Celsius Fahrenheit fusão do gelo 0 3 ebulição da água Com base nessa tabela, o turista fez a conversão da temperatura fornecida pelo manual para a escala Celsius e obteve o resultado: a). b) 31. c) 1. d) 36. e) 16.. (Pucrs 014) O piso de concreto de um corredor de ônibus é constituído de secções de 0m separadas por 6 1 juntas de dilatação. Sabe-se que o coeficiente de dilatação linear do concreto é 1 10 C, e que a variação de temperatura no local pode chegar a 0 C 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) 1,0 10 b) c) d) e) 1, 10,4 10 4,8 10 6,

2 6. (Upf 014) O diâmetro externo de uma arruela de metal é de 4,0 cm e seu diâmetro interno é de,0 cm. Aumentada a temperatura da arruela de Δ T, observa-se que seu diâmetro externo aumenta em Δ d. Então, pode-se afirmar que seu diâmetro interno: a) diminui de Δ d. b) diminui de Δ d. c) aumenta de Δ d. d) aumenta de Δ d. e) não varia. 7. (Espcex (Aman) 013) Um termômetro digital, localizado em uma praça da Inglaterra, marca a temperatura de 10,4 F. Essa temperatura, na escala Celsius, corresponde a a) C b) 10 C c) 1 C d) 7 C e) 39 C 8. (Epcar (Afa) 013) Dois termômetros idênticos, cuja substância termométrica é o álcool etílico, um deles graduado na escala Celsius e o outro graduado na escala Fahrenheit, estão sendo usados simultaneamente por um aluno para medir a temperatura de um mesmo sistema físico no laboratório de sua escola. Nessas condições, pode-se afirmar corretamente que a) os dois termômetros nunca registrarão valores numéricos iguais. b) a unidade de medida do termômetro graduado na escala Celsius é 1,8 vezes maior que a da escala Fahrenheit. c) a altura da coluna líquida será igual nos dois termômetros, porém com valores numéricos sempre diferentes. d) a altura da coluna líquida será diferente nos dois termômetros. 9. (Unisc 01) Normalmente encontra-se como invólucro de cigarros, no interior do maço, uma folha que apresenta duas faces: uma de papel comum e outra de alumínio, coladas entre si. Se pegarmos essa folha dupla e a aproximarmos, cuidadosamente, de uma fonte de calor, o que observaremos em relação a dilatação dessa folha? a) A folha curva-se para o lado do papel. b) A folha não sofre nenhum tipo de curvatura. c) A folha curva-se para o lado do alumínio. d) A folha curva-se ora para o lado do papel, ora para o lado do alumínio. e) A folha dilata sem sofrer curvatura. 10. (Enem PPL 01) O quadro oferece os coeficientes de dilatação linear de alguns metais e ligas metálicas: Substância Aço Alumínio Bronze Chumbo Níquel Platão Ouro Platina Prata Cobre Coeficiente de dilatação linear 1,,4 1,8,9 1,3 1,8 1,4 0,9,4 1, C GREF. Física ; calor e ondas. São Paulo: Edusp, Para permitir a ocorrência do fato observado na tirinha, a partir do menor aquecimento do conjunto, o parafuso e a porca devem ser feitos, respectivamente, de a) aço e níquel b) alumínio e chumbo. c) platina e chumbo. d) ouro e Iatão. e) cobre e bronze.

3 11. (Ueg 010) A contracepção é a prevenção deliberada da gravidez. Uma das formas usadas para impedir a gravidez é abster-se de relações sexuais apenas durante o período fértil do ciclo menstrual. Esse método é conhecido como método do timo ovulatório ou da tabelinha. O gráfico abaixo apresenta as variações em C da temperatura corpórea em função dos dias do ciclo menstrual de uma mulher. Qual é a variação aproximada da temperatura corpórea, em graus centígrados no gráfico, que ocorre no período seguro e que corresponde ao menor risco de gravidez? a) 0,0 b) 0,3 c) 0,6 d) 1,1 1. (Uece 010) Um ferreiro deseja colocar um anel de aço ao redor de uma roda de madeira de 1,00 m de diâmetro. O diâmetro interno do anel de aço é 1,198 m. Sem o anel ambos estão inicialmente à temperatura ambiente de 8 º C. A que temperatura é necessário aquecer o anel de aço para que ele encaixe exatamente na roda de madeira? (OBS.: Use α = 1,1 x 10 - º C -1 para o aço). a) 180 o C. b) 190 o C. c) 90 o C. d) 480 o C. 13. (Mackenzie 010) Uma placa de alumínio (coeficiente de dilatação linear do alumínio =.10 - ºC -1 ), com,4 m de área à temperatura de 0 ºC, foi aquecido à 176 ºF. O aumento de área da placa foi de a) 4 cm b) 48 cm c) 96 cm d) 10 cm e) 144 cm 14. (Pucrs 010) 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 4ºC. II. A água transbordará apenas se sua temperatura e a do recipiente assumirem simultaneamente valores acima de 4ºC. III. A água transbordará se sua temperatura e a do recipiente assumirem simultaneamente valores acima de 4ºC ou se assumirem simultaneamente valores abaixo de 4ºC. A(s) afirmativa(s) correta(s) é/são: a) I, apenas. b) I e II, apenas. c) I e III, apenas. d) II e III, apenas. e) I, II e III. 3

4 1. (Enem cancelado 009) De maneira geral, se a temperatura de um líquido comum aumenta, ele sofre dilatação. O mesmo não ocorre com a água, se ela estiver a uma temperatura próxima a de seu ponto de congelamento. O gráfico mostra como o volume específico (inverso da densidade) da água varia em função da temperatura, com uma aproximação na região entre 0ºC e 10ºC, ou seja, nas proximidades do ponto de congelamento da água. A partir do gráfico, é correto concluir que o volume ocupado por certa massa de água a) diminui em menos de 3% ao se resfriar de 100ºC a 0ºC. b) aumenta em mais de 0,4% ao se resfriar de 4ºC a 0ºC. c) diminui em menos de 0,04% ao se aquecer de 0ºC a 4ºC. d) aumenta em mais de 4% ao se aquecer de 4ºC a 9ºC. e) aumenta em menos de 3% ao se aquecer de 0ºC a 100ºC. 16. (Pucrj 004) 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 0 C, sabendo que o coeficiente linear de dilatação térmica do trilho vale á = 1, x 10 - por grau Celsius. a) 3,6 b),4 c) 1, d) 1, x 10-3 e),4 x (Unesp 003) A dilatação térmica dos sólidos é um fenômeno 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 á = 11 x 10-6 C -1. 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? a) 11 x 10-4 m. b) 33 x 10-4 m. c) 99 x 10-4 m. d) 13 x 10-4 m. e) 16 x 10-4 m. 18. (Uel 199) Um recipiente de vidro de capacidade,0.10 cm 3 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 cm 3, vale a), b), c), d), e),8 4

5 19. (Unesp 014) A figura é o esquema simplificado de um disjuntor termomagnético utilizado para a proteção de instalações elétricas residenciais. O circuito é formado por um resistor de baixa resistência R; uma lâmina bimetálica L, composta pelos metais X e Y; um eletroímã E; e um par de contatos C. Esse par de contatos tende a abrir pela ação da mola M, mas o braço atuador A impede, com ajuda da mola M 1. O eletroímã E é dimensionado para atrair a extremidade do atuador A somente em caso de corrente muito alta (curto circuito) e, nessa situação, A gira no sentido indicado, liberando a abertura do par de contatos C pela ação de M. De forma similar, R e L são dimensionados para que esta última não toque a extremidade de A quando o circuito é percorrido por uma corrente até o valor nominal do disjuntor. Acima desta, o aquecimento leva o bimetal a tocar o atuador A, interrompendo o circuito de forma idêntica à do eletroímã. ( Adaptado.) Na condição de uma corrente elevada percorrer o disjuntor no sentido indicado na figura, sendo α e X α os Y coeficientes de dilatação linear dos metais X e Y, para que o contato C seja desfeito, deve valer a relação e, nesse caso, o vetor que representa o campo magnético criado ao longo do eixo do eletroímã apontará para a. Os termos que preenchem as lacunas estão indicados correta e respectivamente na alternativa a) X α... Y b) X α... Y c) X α... Y d) X α... Y e) X α... Y TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO: Dois cubos metálicos com dimensões idênticas, um de ouro (A), outro de chumbo (B), estão sobre uma placa aquecedora, inicialmente em temperatura ambiente. 0. (Ufrgs 008) A tabela a seguir apresenta algumas das propriedades térmicas desses dois materiais. Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto a seguir, na ordem em que aparecem. No topo de cada cubo é colocada uma cabeça de fósforo que fica em contato direto com o cubo. Os dois cubos são aquecidos a uma temperatura final levemente superior à de ignição do fósforo. Com base nos dados da tabela, conclui-se que o fósforo acenderá primeiro no cubo e que a aresta do cubo A será do cubo B no estado de equilíbrio térmico. a) A - menor que a b) A - maior que a c) B - maior que a d) B - menor que a e) A - igual à

6 GABARITO: Resposta da questão 1: [C] Da relação entre essas duas escalas: TC TK TC 40 C. Resposta da questão : [E] Aumentando, exclusivamente, o comprimento do tubo de vidro, ele somente conseguirá medir temperaturas mais altas, porém com a mesma precisão. Resposta da questão 3: [D] Fazendo a correspondência entre as escalas: T 34 8 T t 34 6 T 40 C Resposta da questão 4: [B] 0 F 3 87,8 3,8 θ C C. Resposta da questão : [B] 0 6 ΔL L α Δθ Δ L 1, 10 m. Resposta da questão 6: [D] Durante o aquecimento, os dois diâmetros aumentam. Δd 4 α ΔT Δd 4 ΔL L0 α ΔT Δd' Δd Δd' α ΔT Δd' Δd Δd'. Resposta da questão 7: [C] Usando a equação de conversão entre as escalas Celsius e Fahrenheit: θf 3 θf 3 10,4 3 1, θ 1 C. C Resposta da questão 8: [B] a) Incorreta. Calculemos as temperaturas em que as duas escalas fornecem a mesma leitura: θf 3 T T T T -160 T θf T 6

7 b) Correta. A unidade de medida, aqui, refere-se ao espaçamento (grau) entre duas marcas consecutivas para indicar os respectivos valores de temperatura. Numa mesma distância, na escala Celsius são inseridos 100 intervalos (100 graus Celsius, ou 100 divisões); e na escala Fahrenheit são inseridos 180 intervalos (180 graus Farenheit, ou 180 divisões). Da figura: 100 dc 180 d F dc 1,8 d F. c) Incorreta. A altura da coluna será sempre igual nos dois termômetros, porém com valores numéricos sempre diferentes exceto para -40, como mostram os cálculos do item [A] e a figura do item [B]. d) Incorreta. As justificativas estão nos itens anteriores. Resposta da questão 9: [A] Como o coeficiente de dilatação ao alumínio é maior que o do papel, o alumínio sofre maior dilatação, fazendo com que a folha curve-se para o lado do papel. Resposta da questão 10: [C] Quanto mais a porca se dilatar e quanto menos o parafuso se dilatar, menor será o aquecimento necessário para o desatarraxamento. Assim, dentre os materiais listados, o material do parafuso deve ser o de menor coeficiente de dilatação e o da porca, o de maior. Portanto, o parafuso deve ser de platina e a porca de chumbo. Resposta da questão 11: [B] A parte sombreada do gráfico mostra o período seguro. No período seguro a temperatura varia entre um mínimo de 36,4 º C e 36,70 º C. Δ T = 36,70-36,4 = 0, 0 C Resposta da questão 1: [A] Dados: D 0 = 1,198 m = mm; D = 1,00 m = 1.00 mm; T 0 = 8 C; aço = 1,1 10 C. A dilatação no diâmetro da roda deve ser: D = D D 0 = = mm. Aplicando a expressão da dilatação linear: D D = D 0 aço (T T 0 ) T T 0 = T 8 D 1.198(1,1 10 ) 0 aço T 8 = 11,77 T 180 C. 7

8 Resposta da questão 13: [C] Dados: = 10 - ºC 1 ; A 0 =,4 m ; T 0 = 0 C; T = 176 F. Usando a equação de conversão de F para C: TC TF 3 TC T 80 C. C Aplicando a expressão da dilatação superficial: A A T A T T, ,6 10 m 0 0 C 0 A 96 cm. 3 Resposta da questão 14: [C] Analisando o gráfico, notamos que o volume da água e o volume do recipiente são iguais apenas a 4 C. Portanto, se a água é colocada no recipiente a 4 C, ela não transbordará. Em qualquer outra temperatura, acima ou abaixo desse valor, o volume da água é maior que o volume interno do recipiente e, então, a água transbordará. A palavra apenas elimina a afirmativa II. Resposta da questão 1: [C] Analisando o gráfico, notamos que o volume específico diminui de 0 C até 4 C, aumentando a partir dessa temperatura. Aproximando os valores lidos no gráfico, constatamos uma redução de 1,0001 cm 3 /g para 1,00000 cm 3 /g de 0 C a 4 C, ou seja, de 0,0001 cm 3 /g. Isso representa uma redução percentual de 0,01%, o que é menos que 0,04 %. Resposta da questão 16: [B] Aplicação direta de fórmula. Resposta da questão 17: [C] Aplicação direta de fórmula , ,04m,4cm (40 10) m Resposta da questão 18: [E] O volume que extravasa (V ) é a diferença entre a dilatação do mercúrio e a dilatação do recipiente de vidro. Dados: V 0 =,0 10 cm ; γ Hg 1,8 10 C ; γvidro γ Hg 4,0 10 C 0,4 10 C ; θ 100 C. V ' ΔVHg ΔVvidro V0 γhg Δθ V0 γvidro Δθ V 0 Δθ γhg γvidro V ' ,8 10 0, , V ',8 cm. Resposta da questão 19: [C] Para que a lâmina bimetálica vergue para a direita, empurrando o braço atuador, o metal X deve ter coeficiente de dilatação maior que o do metal Y α X α Y. Pela regra prática da mão direita, a extremidade esquerda do eletroímã é um polo sul e extremidade direita um polo norte, portanto, o vetor indução magnética no interior do eletroímã é para a direita. Resposta da questão 0: [A] O fósforo acenderá primeiro no cubo que atingir a temperatura final de ignição mais rapidamente, ou seja, aquele que possuir maior condutividade térmica. Neste caso é o cubo feito de ouro, o cubo A. Quanto ao tamanho da aresta do cubo ela dilatará conforme seu coeficiente de dilatação, que é maior no chumbo. Assim a aresta do cubo A será menor que a do cubo B. 8