Bacharelado em Engenharia Civil. Disciplina: Física Geral e Experimental II 2º período Prof. Cristiano Ferrari

Transcrição

1 Bacharelado em Engenharia Civil Disciplina: Física Geral e Experimental II 2º período Prof. Cristiano Ferrari

2 Fenômenos Térmicos

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5 Escalas de Temperatura

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7 Comparando as Escalas

8 Conversões entre Escalas Celsius e Fahrenheit : Celsius em Kelvin: θ θ C = F

9 Variação de Temperatura a b θc θ = = F θ θ C = F θ θ C = F 5 9

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11 Exemplos 1-Um termômetro é graduado numa escala X, tal que 0 X corresponde a 10 C e 100 X, a 40 C. Na escala X, a temperatura corresponde a 0 C será: 2-Certa escala termométrica adota valores -20 e 580, respectivamente, para os pontos do gelo e do vapor. Determine: a) a fórmula de conversão entre essa escala e a escala Celsius. b) a indicação que nessa escala corresponde a 20 C.

12 Dilatação Os corpos ao serem aquecidos se dilatam e, ao terem suas temperaturas reduzidas, se contraem. Temos no cotidiano: Separações entre dois trilhos, pontes, viadutos, calçamentos, que chamamos de juntas de dilatação.

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16 O vidro quando levado ao fogo quebra exceto o pirex (coeficiente de dilatação menor que o vidro comum). Lâmina Bimetálica Uma tira metálica. Sob aquecimento, o bronze dilata mais que o ferro,e contrai mais do que este sob resfriamento. Por causa deste comportamento, a tira verga.

17 Equações

18 Material Coeficiente α (1/ºC) Chumbo Zinco 26, Alumínio Latão Cobre Ferro Platina Vidro comum Porcelana Vidro pirex Invar (liga de ferro e níquel) Quartzo (fundido) 0,

19 Exemplo João chefe de uma oficina mecânica, precisa encaixar um eixo de aço em um anel de latão, como mostra a figura abaixo:a temperatura ambiente, o diâmetro do eixo é maior que o orifício do anel.sabe-se que o coeficiente de dilatação térmica do latão é maior que o aço. Diante disso, são sugeridos a João alguns procedimentos, descritos nas alternativas abaixo, para encaixar no eixo do anel. Assinale a alternativa que apresenta uma procedimento que NÃO permite este encaixe: a) Resfriar apenas o eixo; b) Aquecer apenas o anel; c) Resfriar o eixo e o anel; d) Aquecer o eixo e o anel.

20 Dilatação de Furos

21 Exemplos 1-O gráfico mostra como varia o comprimento de uma barra metálica em função da temperatura. a) Determine o coeficiente de dilatação linear médio do metal, no intervalo de temperatura considerado. b) Considerando que o gráfico continue com as mesmas características para θ > 40 C, determine o comprimento da barra a 70 C.

22 2-O coeficiente de dilatação superficial de um determinado metal é de C -1. Calcule o coeficiente de dilatação volumétrica desse material.

23 3-Uma chapa quadrada tem lado de 80 cm a 20º C. Sabendo que o material de que é feita a chapa tem coeficiente de dilatação linear 1,5 x 10-5 ºC -1 calcule a área da chapa a 60ºC. 4-Um corpo de volume V 0 e coeficiente de dilatação linear α tem forma cúbica. Este corpo sofre uma variação de temperatura de 10 C. A variação de volume será: a)10.α. V 0 ; b) α.. V 0 ; c) 3.α. V 0 ; d) 30.α. V 0.

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25 5-Nessa figura, o trilho de aço possui 50 m de comprimento a uma temperatura de 20ºC. Esse trilho é usado para servir uma ponte, numa região onde a temperatura máxima pode chegar a aos 42ºC é fixado, à esquerda da ponte, e pode expandir livremente para sua direita. O engenheiro sabe que o coeficiente de dilatação do aço é 11x 10-6 ºC -1 e que, devido ao efeito da dilatação, tem que deixar um vão x entre a ponte e estrada. Com base nas informações faça o que se pede:

26 a) Determine o vão deixado pelo engenheiro. Expresse o resultado em milímetros. b) Explique se a medida do vão deixada pelo engenheiro, seria suficiente para um trilho de uma liga metálica de 15 x10-6 ºC -1.

27 Dilatação de um Líquido Os líquidos dilatam ao serem aquecidos.um líquido, entretanto, está contido em recipiente e, ao serem aquecido ambos se dilatam. Os líquidos não tem forma própria e sempre interessa conhecer a dilatação do seu volume.

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29 Exemplo Um recipiente de vidro de coeficiente de dilatação linear médio 9 x 10-6 C -1 tem volume de 100 cm 3 a 0 C, estando completamente cheio com liquido. Ao ser aquecido ate 200 C, extravasam 5 cm 3 de líquido. Determine: a) o coeficiente de dilatação aparente do líquido; b) o coeficiente de dilatação real do líquido.

30 Dilatação da Água Uma certa massa de água ao ser aquecida de 0 C a 4 C, apresenta redução de volume. Após 4 C ela se dilata normalmente.

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34 Exercícios 1- Um frasco de vidro tem capacidade volumétricade540cm 3 a20ºc.verifica-se que colocando um volume determinado de mercúrio a 20ºC, qualquer que seja a variação da temperatura o volume da parte vazianãosealtera.sendo9x10-6 C -1 o coeficiente de dilatação linear do vidro e 180 x 10-6 C -1 o coeficiente de dilatação volumétrica do mercúrio, determine o volume de mercúrio a 20ºC colocado no frasco.

35 2- Um recipiente de vidro cujo o coeficiente dedilataçãolineardovidroe9x10-6 C -1 tem a 20ºC capacidade volumétrica de 500 cm 3 estando completamente preenchido por um líquido. Ocorrendo um aquecimento até 70 ºC, transbordam 10 cm 3 líquido. Determine: a) A dilatação volumétrica do recipiente; b) A dilatação volumétrica sofrida pelo líquido;

36 ATIVIDADE Dilatação térmica da água (pag 188) Comentário de 5 linhas Mecanismo de transferência de calor condução convecção radiação Resolver os exemplos seção 17.7