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1 Colégio Santa Dorotéia Área de Ciências da Natureza Disciplina: Física Ano: 2º - Ensino Médio Professor: Marcelo Caldas Chaves Física Atividades para Estudos Autônomos Data: 6 / 3 / 2017 Aluno(a): N o : Turma: QUEST 1 (CC) A foto mostra parcialmente um dilatômetro utilizado no laboratório do Colégio Santa Dorotéia. Quando o tubo de alumínio é aquecido, a ranhura do tubo avança para a esquerda e o ponteiro que se encontra abaixo do tubo gira para a direita. Deseja-se obter o coeficiente de dilatação linear do alumínio. Algumas informações importantes para o cálculo do coeficiente após a realização do experimento. 9,5 0,5 PONTEIRO DO DILATÔMETRO Deslocamento da extremidade inferior do ponteiro: 1,5 cm Variação de temperatura: 67 C Comprimento do tubo: 47 cm CALCULE o coeficiente de dilatação linear do alumínio. QUEST 2 (Ee dificada) Durante uma ação de fiscalização em postos de combustíveis, foi encontrado um mecanismo inusitado para enganar o consumidor. Durante o inverno, o responsável por um posto de combustível compra álcool por R$ 2,00/litro, a uma temperatura de 5 C. Para revender o líquido aos motoristas, instalou um mecanismo na bomba de combustível para aquecê-lo, para que atinja a temperatura de 35 C, sendo o litro de álcool revendido a R$ 2,80. Diariamente, o posto compra 20 mil litros de álcool a 5 ºC e os revende. Com relação à situação hipotética descrita no texto e dado que o coeficiente de dilatação volumétrica do álcool é de ºC -1, desprezando-se o custo da energia gasta no aquecimento do combustível, DETERMINE o ganho financeiro que o dono do posto teria obtido devido ao aquecimento do álcool após uma semana. QUEST 3 (Fatec SP) Durante uma corrida de Formula Indy ou de Fórmula 1, os pilotos ficam sujeitos a um microambiente quente no cockpit que chega a atingir 50 ºC, gerado por diversas fontes de calor (do Sol, do motor, do terreno, do metabolismo cerebral, da atividade muscular etc.). Essa temperatura está muito acima da temperatura corporal média tolerável, por isso, eles devem se manter sempre com bom condicionamento físico. As corridas de Fórmula Indy são mais tradicionais nos EUA, onde se adota a leitura da temperatura na escala Fahrenheit. Baseado nas informações apresentadas no texto, CALCULE a temperatura em grau Fahrenheit do cockpit que um carro de Fórmula Indy chega a atingir durante a corrida. Colégio Santa Dorotéia - BH 1

2 QUEST 4 (UER) A temperatura interna de um forno elétrico foi registrada em dois instantes consecutivos por termômetros distintos o primeiro graduado na escala Celsius e o segundo na escala Kelvin. Os valores obtidos foram, respectivamente, iguais a 120 C e 438 K. DETERMINE essa variação de temperatura expressa na escala Fahrenheit. QUEST 5 (Uificad R! " dificada) Suponha que uma nova escala termométrica, denominada Sextus (S), adote os valores 6 ºS e 66 ºS, respectivamente, para os pontos do fusão do gelo e da ebulição da água. a) ESCREVA uma expressão matemática que relacione a temperatura expressa na escala Celsius (C) em função da mesma temperatura expressa na escala Sextus (S). b) ESCREVA uma expressão matemática que relacione a temperatura expressa na escala Kelvin (K) em função da mesma temperatura expressa na escala Sextus (S). QUEST 6 Uma placa de alumínio com um furo circular no centro foi utilizada para testes de dilatação térmica. Em um dos testes realizados, inseriu-se no furo da placa um cilindro maciço de aço. À temperatura ambiente, o cilindro ficou preso à placa, ajustando-se perfeitamente ao furo, conforme ilustra a figura. Sabe-se que o valor do coeficiente de dilatação do alumínio é, aproximadamente, duas vezes o valor do coeficiente de dilatação térmica do aço. a) Aquecendo-se o conjunto a 200 ºC, o pino continuará ajustado na placa? JUSTIFIQUE sua resposta. b) Esfriando o conjunto à -20 C,o pino sairá facilmente do furo? JUSTIFIQUE sua resposta. QUEST 7 Em um experimento, foram colocados em um béquer de vidro graduado 100 cm 3 de um líquido à temperatura de 293 K. Aquecendo-se o sistema até 393 K, obteve-se um novo volume do líquido igual a 101,13 cm 3. Sendo o coeficiente de dilatação linear do vidro α = ºC 1, DETERMINE o coeficiente de dilatação térmica real do líquido, em ºC 1. QUEST 8 Considere um recipiente cilíndrico de diâmetro D, altura H e fechado num dos seus extremos. Esse recipiente é capaz de armazenar um volume de líquido igual a V 0L, sendo V 0C o volume interno do cilindro. Os valores V 0L e V 0C são válidos quando o cilindro e o líquido estão à temperatura t 0, sendo que V 0L < V 0C. O sistema (cilindro + líquido) é aquecido até alcançar uma temperatura t > t 0, sem mudança de fase do líquido e nem do cilindro. Após o aumento de temperatura, foi observado que a altura da superfície do líquido permaneceu na mesma marca da escala do cilindro. Sabendo-se que os coeficientes de dilatação volumétrico do líquido e do cilindro são, respectivamente, γ e γ, QUAL a L C relação entre os volumes iniciais do líquido e do cilindro para a manutenção da altura do líquido. 2 Colégio Santa Dorotéia - BH

3 QUEST 9 Existem inúmeras situações nas quais os fenômenos de dilatação térmica são influentes em nossas vidas. Na maioria delas, sequer percebemos essa importância. Observe algumas delas: Ao colocarmos líquidos muito quentes em um copo de vidro, este pode se rachar. Em pontes, viadutos e entre trilhos de trem e metrô, existem pequenos espaços deixados entre as placas de concreto ou entre os trilhos de ferro. Em odontologia, os materiais utilizados para a realização de restaurações dentárias devem possuir coeficiente de dilatação muito próximo ao do esmalte dos dentes. Sabendo dos efeitos citados acima, um industrial observou que o volume de um bloco metálico sofreu um aumento de 0,50%, quando sua temperatura variou de 400 ºC. Então ele resolveu calcular o coeficiente de dilatação superficial desse metal, em ºC 1. DETERMINE o valor encontrado pelo industrial. QUEST 10 É muito comum, em regiões cujo inverno é muito rigoroso, lagos e oceanos congelarem da superfície para o fundo. Se o inverno for muito rigoroso, o gelo será mais grosso do que em um inverno mais ameno. Um fato curioso é que corpos de água muito profundos não ficam em sua completude cobertos de gelo mesmo nos invernos mais rigorosos. EXPLIQUE a razão de tal fenômeno. Colégio Santa Dorotéia - BH 3

4 Gabarito 4 Colégio Santa Dorotéia - BH

5 Colégio Santa Dorotéia - BH 5

6 6 Colégio Santa Dorotéia - BH

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