Questões de Concurso sobre Dilatações

O comprimento de uma barra metálica varia com a temperatura de acordo com a função quadrática:

L(T)=L₀.(1 + αT+ βT² ), em que:

• L₀ = 2,0m é o comprimento inicial da barra a T = 0 ºC;

• α = 1,5.10⁻⁵ºC⁻¹ é o coeficiente de dilatação linear;

• β = 3,0.10⁻⁸°C⁻² é um fator de correção térmica.

Diante disso, qual será o comprimento da barra quando a temperatura atingir 500 °C?

O ensino da Física, conforme as orientações da Base Nacional Comum Curricular (BNCC) e do Currículo Base do Território Catarinense (CBTC), deve promover a alfabetização científica e tecnológica, articulando os conceitos físicos aos contextos socioculturais e produtivos locais. Também deve estimular a argumentação e a compreensão dos processos tecnológicos que envolvem transformações físicas observáveis no cotidiano.

Ao planejar uma aula sobre dilatação térmica dos materiais neste contexto, o professor deve priorizar:

Considere um cilindro de metal homogêneo que é aquecido de uma temperatura inicial T₁ para uma temperatura final T₂. Considere também que o coeficiente de dilatação linear do material é α e que o coeficiente de dilatação volumétrica é β=3α. Com base nessas informações, analise as seguintes asserções e determine qual alternativa está CORRETA:

I. A dilatação linear do cilindro é diretamente proporcional à variação de temperatura e ao comprimento inicial do cilindro.

II. A dilatação volumétrica do cilindro é três vezes a dilatação linear para uma mesma variação de temperatura.

III. Se o cilindro é resfriado de T₂ para T₁, seu volume final será menor que o volume inicial.

A tabela a seguir apresenta os coeficientes de dilatação linear α de alguns materiais:

Considerando a mesma variação de temperatura e o mesmo volume inicial para todos, o que apresenta a menor dilatação volumétrica é:

Dadas duas barras de metal, A e B, ligadas rigidamente, sendo a primeira feita de alumínio com 70 cm de comprimento a 20 ºC e a segunda de aço, apresentando um comprimento de 30 cm na mesma temperatura. Ao sofrer dilatação térmica por aumento da temperatura, ambas devem aumentar seu comprimento inicial, de modo que a barra composta tenha um comprimento final de acordo com a soma das variações de seus comprimentos individuais, assumindo que sofram a mesma variação de temperatura.

Determine, a partir da tabela a seguir, qual seria o material mais indicado dentre os mostrados para substituir as duas barras por uma única C, feita de um só material que tenha o mesmo comprimento total que a barra composta independente da variação de temperatura apresentada.

Coeficientes de Dilatação Linear

Assinale a alternativa correta para o material que pode substituir a barra composta nessas condições apresentadas:

Uma chapa de alumínio de formato circular é exposta a uma fonte de calor e sofre dilatação, de modo que seu raio cresce com velocidade constante de 0,01cm/s.

No instante em que o raio do disco atinge 2cm, a velocidade com que sua área cresce, em cm²/s, é

Em geral, os corpos dilatam quando sua temperatura aumenta. Assim, o volume de um corpo aumenta quando há aumento da temperatura.

O aumento no comprimento, ΔL, de uma haste metálica, quando há um aumento de temperatura de T₀ para T, é dado pela expressão ΔL = L₀ · α · (T – T₀), sendo L₀ o comprimento da barra à temperatura T₀ e α uma constante que depende do material e que é denominada como coeficiente de dilatação térmica linear.

A tabela apresenta o coeficiente de dilatação térmica linear de alguns materiais.

Considere duas hastes metálicas, P e Q, que apresentam, à temperatura T₀, comprimentos d e 2d, respectivamente. Quando a temperatura dessas hastes é aumentada para T, seus comprimentos aumentam de um mesmo valor Δd.

Considerando apenas os materiais listados na tabela, as hastes P e Q são constituídas, respectivamente, por

Um empreendedor, observando a existência de cultivo de uvas em sua região, decide planejar uma indústria artesanal de vinho. Um dos problemas que encontrou foi a questão da dilatação do vinho. Mesmo procurando na internet, não encontrou um valor para o coeficiente de dilatação volumétrica para o vinho. Sabendo que o vinho é composto por 15% de álcool e o restante por água, basicamente, decidiu, portanto, determinar o coeficiente de dilatação do vinho a partir dos coeficientes de dilatação do álcool e da água, na esperança de que, na prática, a diferença seria pequena. Os coeficientes de dilatação volumétrica $\gamma$ são:

Água: $\gamma$_agua = 210,0 x 10^-6 °C^-1

Álcool: $\gamma$_alcool = 1100 x 10^-6 °C^-1

Qual será o coeficiente de dilatação volumétrica do vinho? (Considere os dois líquidos um sobre o outro, sem necessariamente misturá-los).

Um reservatório de água quente, mantido a uma temperatura de 45 °C, está conectado por um canal subterrâneo a um outro reservatório de água fria, mantido a uma temperatura de 5 °C. Ambos os reservatórios têm superfície livre em contato com ar e estão submetidos a mesma pressão atmosférica.

Considerando-se que o canal está a uma profundidade h da superfície livre do reservatório frio e que o coeficiente de dilatação térmica da água é de 1,3×10⁻⁴(°C)⁻¹, é correto afirmar que a profundidade do canal em relação à superfície livre do reservatório quente será igual a

Calor e Temperatura são dois conceitos fundamentais na termologia (Termofísica), os quais, são considerados sinônimos. Considerando-se o conceito de dilatação térmica e calorimetria, qual das alternativas abaixo está INCORRETA?

Durante um dia quente de verão, um motorista estaciona seu carro com um sensor de estacionamento de aço instalado no para-choque. O sensor tem um comprimento de 20 cm a uma temperatura ambiente de 20°C pela manhã, no entanto, ao meio-dia, a temperatura ambiente sobe para 45°C. Considerando que o coeficiente de dilatação linear do aço é aproximadamente 12×𝟏𝟎^−𝟔 °𝑪^−𝟏, assinale a alternativa correta sobre a variação no comprimento do sensor de estacionamento devido ao aumento da temperatura.

Em um jantar na casa de Rafael surge a necessidade de abrir um recipiente de champignon em conserva cuja tampa está emperrada. Sabendo que a tampa desse recipiente é de alumínio e seu corpo de vidro, foi sugerido por sua namorada, com o intuito de facilitar a abertura do mesmo, expor a tampa ao fogo por algum tempo. Imediatamente depois desse processo, afastou-se da alta temperatura e voltou-se a tentar abrir a tampa. O procedimento sugerido pela namorada de Rafael possibilitou uma folga entre a tampa e o recipiente, permitindo que ela fosse aberta mais facilmente, isso porque:

No laboratório de uma empresa foi entregue uma chapa metálica homogênea cujo coeficiente de dilatação superficial do material é igual a 24.10-6 ºC^-1. Nesta chapa, a 30 ºC, existe um orifício de 1 cm de diâmetro em seu centro. Para que ocorra uma variação no diâmetro do orifício igual a 1,8.10^-3 cm, a chapa metálica deve ser aquecida até a temperatura de _______ ºC.

Dentre as alternativas a seguir, assinale aquela que preenche corretamente a lacuna do texto do enunciado.

Considerando-se que o coeficiente de dilatação térmica do latão seja muito superior ao coeficiente de dilatação térmica do vidro comum, é correto afirmar que se um vasilhame de vidro comum com sua tampa feita de latão totalmente rosqueada for

Uma barra A de comprimento inicial L₀ e outra barra B de comprimento inicial 2L₀, estão inicialmente à mesma temperatura. Ambas as barras são feitas do mesmo material. A temperatura das barras é, então, aumentada igualmente.

Nesse caso, a alternativa que representa CORRETAMENTE o comprimento L das barras em função de suas temperaturas T é:

Uma barra fina de alumínio, de massa m = 0,10 kg, foi apoiada na posição horizontal entre duas paredes verticais. Em um dia de inverno, na condição de equilíbrio térmico com a temperatura ambiente (aproximadamente 15ºC), a barra possui comprimento L e fica no limite de deslizar verticalmente pelas parede. Emm um dia típico de verão, na condição deequilíbrioo térmico (aproximadamente 35ºC), é possível notar que a barra está mais rígida, devido ao aumento da força F exercida pelas paredes nas extremidades da barra, cuja área da seção reta é igual a A. Em engenharia, a razão F/A é denominada “tensão”, e é calculada por meio da expressão F/A = Y(ΔL/L), onde Y é o módulo de Young do material (em unidades de Pa). Assinale a opção que apresenta ao valor mais próximo da razão F/A, em pascal, exercida pelas paredes sobre as extremidades da barra de alumínio que é responsável, exclusivamente, pelo impedimento da dilatação da barra.

Dados: Y_AI = 7,0 x 10¹⁰ Pa; α_AI = coeficiente de dilatação linear do Alumínio = 2,4 x 10^{-5 º}C^-1; e considere desprezível a variação da área da seção reta da barra para essa variação de'temperatura.

Três barras de espessura desprezível formam um triângulo, conforme indicado na figura abaixo. As barras, denotadas por A, B e C, são feitas de materiais distintos, sendo A a que possui o maior coeficiente de dilatação linear, enquanto C a que possui o menor. Inicialmente, os ângulos $\theta ,\gamma ,\varsigma$ são iguais.

Ao se aquecer o sistema e considerando que as barras não curvem durante o processo, conclui-se que:

A expansão linear de uma haste metálica ou a expansão volumétrica de um sólido ou líquido são afetadas pela mudança na temperatura, conforme explicado pelo coeficiente de expansão linear e volumétrica.

Uma plataforma horizontal de um material praticamente indilatável é construída, à temperatura ambiente, em um terreno irregular. Para sustentá-la, usam-se duas colunas metálicas (1) e (2) de materiais diferentes. O desnível entre as bases de sustentação dessas colunas é de 2m, como mostra a figura.

O coeficiente de dilatação linear do material da coluna (1) é 2,4.10^-5 / ^o C, e o do material da coluna (2) é 8.10^-4 / ^o C. Para que a plataforma permaneça horizontal, seja qual for a variação de temperatura, os comprimentos iniciais das colunas (1) e (2), devem ser, respectivamente,