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Exercícios sobre dilatação térmica

Estes exercícios testarão seus conhecimentos sobre a dilatação térmica dos sólidos, principalmente a dilatação linear.

  • Questão 1

    (ITA) O vidro pirex apresenta maior resistência ao choque térmico do que o vidro comum porque:

    a) possui alto coeficiente de rigidez.

    b) tem baixo coeficiente de dilatação térmica.

    c) tem alto coeficiente de dilatação térmica.

    d) tem alto calor específico.

    e) é mais maleável que o vidro comum.

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  • Questão 2

    Dois fios metálicos A e B, feitos de materiais diferentes, possuem mesmo comprimento e temperatura iniciais. Quando a temperatura aumenta para um valor T, os comprimentos de A e B aumentam 2% e 6%, respectivamente. Determine a razão aproximada entre o coeficiente de dilatação do fio A pelo coeficiente do fio B.

    a) 0,18

    b) 0,22

    c) 0,33

    d) 0,25

    e) 0,58

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  • Questão 3

    (UPE) Uma barra de coeficiente de dilatação α = 5π x 10-4ºC-1, comprimento 2,0 m e temperatura inicial de 25 ºC está presa a uma parede por meio de um suporte de fixação S. A outra extremidade da barra B está posicionada no topo de um disco de raio R = 30 cm. Quando aumentamos lentamente a temperatura da barra até um valor final T, verificamos que o disco sofre um deslocamento angular Δθ = 30º no processo. Observe a figura a seguir:

    Supondo que o disco rola sem deslizar e desprezando os efeitos da temperatura sobre o suporte S e também sobre o disco, calcule o valor de T.

    a) 50 °C

    b) 75 °C

    c) 125 °C

    d) 300 °C

    e) 325 °C

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  • Questão 4

    Qual deve ser a variação de temperatura aproximada sofrida por uma barra de alumínio para que ela atinja uma dilatação correspondente a 0,2% de seu tamanho inicial?

    DADOS: Considere o coeficiente de dilatação do alumínio como 23x10 – 6 °C – 1.

    a) 97 °C

    b) 7 °C

    c) 70 °C

    d) 58 °C

    e) 87 °C

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Respostas

  • Resposta Questão 1

    LETRA “B”

    No momento do choque térmico, o material que possuir o menor coeficiente de dilatação será o mais resistente, uma vez que sofrerá uma menor dilatação e, assim, não comprometerá a sua estrutura.

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  • Resposta Questão 2

    LETRA “C”

    A dilatação dos fios corresponde à porcentagem de aumento referente ao tamanho inicial deles. A variação de temperatura sofrida por eles é igual, portanto:

    Para o fio A, temos:

    0,02 L0 = L0 . αA . ΔT

    αA = 0,02
             ΔT

    Para o fio B, temos:

    0,06 L0 = L0 . αB . ΔT

    αB= 0,06
            ΔT

    A razão entre αA e αB será:

    αA = 0,33
    αB

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  • Resposta Questão 3

    LETRA “B”

    O deslocamento linear Y correspondente ao giro de 30° do disco pode ser determinado pelo produto entre o ângulo em radianos e o raio do disco. Sabendo que 30° =  π   temos:
                                                                              6

    Y = Δθ . R = π . 30 = 5 π cm
                        6

    Sabendo que o deslocamento linear Y corresponde à dilatação da barra, temos:

    Y = l0 .α . ΔT

    5 π = 200 . 5π x 10-4 . ΔT

    1 = 200 x 10-4 ΔT

    ΔT . 2 x 10 – 2 = 1

    ΔT =        1        = 50 °C
              2 x 10 – 2

    Como ΔT = T – T0 , temos:

    50 = T – 25
    T = 75 °C

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  • Resposta Questão 4

    LETRA “E”

    A dilatação sofrida pela barra corresponde à porcentagem de aumento, portanto:

    0,002 L0 = L0 . αBARRA . ΔT

    0,002 = 23x10 – 6 ΔT ΔT = 86,9°C

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