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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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