Transcript 5.( UFR-RJ)Na ilustração da figura, temos uma lâmina bimetálica

Exercícios dilatação e transferência de calor
1.Um cilindro de aço, que se encontra em um ambiente cuja temperatura é de 20°C, tem como
medida de seu diâmetro 10,00 cm. Levado para outro ambiente cuja temperatura é de 50 °C,
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ele sofre uma dilatação térmica.Considere: coeficiente de dilatação linear do aço = 12 × 10
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°C .Calcule o diâmetro final do cilindro.
2.Qual deve ser o coeficiente de dilatação volumétrica de um material para que o seu volume
duplique quando a sua temperatura for aumentada de 0°C a 100°C ?
3.As barras A e B da figura têm, respectivamente, 1000 mm e 1001 mm, a 20°C. Seus
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coeficientes de dilatação linear são A = 3. 10 °C e B = 1. 10 °C . Determine a temperatura
em que a barra C ficara na horizontal.
4.Um vasilhame de alumínio com capacidade inicial de 1 litro, contendo glicerina, é levado ao
fogo. Quando o sistema sofre uma variação de temperatura de 40°C, a glicerina passa a
ocupar todo o volume disponível. Calcule o volume inicial da glicerina.Dados : o alumínio tem 
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= 50. 10 °C e a glicerina tem  = 500. 10 °C .
5.( UFR-RJ)Na ilustração da figura, temos uma lâmina bimetálica composta de chumbo e bronze,
coladas à temperatura T0, cujos coeficientes de dilatação linear são :
αChumbo=
27.10
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ºC-1αbronze= 12.10
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ºC-1
Ao ser aquecida até uma temperatura T > T0, a lâmina bimetálica se encurva!
Qual a curvatura apresentada,para cima ou para baixo, Explique?
6.Uma chapa metálica tem um orifício circular, com mostra a figura, e está a uma temperatura
de 30ºC. A chapa é resfriada até uma temperatura de 10ºC.Enquanto ocorre o resfriamento,
explique o que ocorre com o diâmetro do orifício e o tamanho da placa
7.O gráfico abaixo apresenta a variação do comprimento L de uma barra metálica, em função
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da temperatura T. Qual o coeficiente de dilatação linear da barra, em °C ?
8.O volume de um bloco metálico sofre um aumento de 0,6% quando sua temperatura varia de
200°C. Determine o coeficiente de dilatação volumétrico desse metal.
9.A porca abaixo representada é feita de aço, enquanto o parafuso é feito de cobre. A porca
está muito justa não se consegue retirá-la na temperatura ambiente. Sabendo que o coeficiente
de dilatação do cobre é maior que o do aço, sugira um procedimento para afrouxá-la, que se
baseie em seus conhecimentos de termologia.
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10.Um recipiente de vidro, tem, a 0°C, o volume interno de 45 cm . Calcule o volume de
mercúrio que se deve colocar no recipiente a fim de que o volume da parte vazia não se altere
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com a temperatura.Dados : o vidro tem  = 24. 10 °C e o mercúrio tem  = 180. 10 °C .
11.Um caminhão-tanque é carregado com 10.000 litros de álcool em Paranaguá, cuja
temperatura local e do álcool é de 35 º C. Transporta-se o combustível para Curitiba e
descarrega-o a temperatura de 20 º C. Considerando que o coeficiente de dilatação
volumétrica do álcool é de 1,2 X 10-3 ºC-1, responda as perguntas abaixo:
a)Qual a variação de volume sofrida pelo álcool?
b)Qual o volume do combustível que chega em Curitiba?
c) A densidade do álcool ,existente no caminhão, em Curitiba e Paranaguá é a
mesma?Justifique?
12.Uma placa de ferro no formato de um quadrado tem lado de 1 metro,a placa está
inicialmente a 12 ºC. Aquecendo-se a placa até 37ºC, qual a variação da área sofrida pela
placa, em cm 2?(Dado o coeficiente de dilatação linear do ferro 1,25.10-5ºC –1).
13.Ao se aquecer de 1°C uma haste metálica de 1 m, o seu comprimento aumenta de 2.10 -2
mm. O aumento do comprimento de outra haste do mesmo metal, de medida inicial 80 cm,
quando a aquecemos de 20°C, é:
14.Um recipiente de vidro de capacidade 400cm³ está completamente cheio de mercúrio, a
0°C. Os coeficientes de dilatação volumétrica do vidro e do mercúrio são, respectivamente,
4,0.10 -5 °C –1 e 1,8. 10 -4 °C -1 Aquecendo o conjunto a 100°C, o volume de mercúrio que
extravasa, em cm³, vale?
15.Uma chapa de zinco, cujo coeficiente de dilatação linear é 25. 10 -6 °C -1, sofre elevação de
10°C na sua temperatura. Verifica-se que a área da chapa aumenta de 2,0 cm². Nessas
condições, determine a área inicial da chapa em cm².
16.Um recipiente de vidro de volume 500 cm3 está completamente cheio de mercúrio a 0°C.
Sabe- se os coeficientes de dilatação do mercúrio e do vidro são, respectivamente, Hg =
180.10-6 °C-1 e vidro = 27. 10-6 °C-1 . Admita que o conjunto seja aquecido a 100°C e determine :
a) a dilatação do recipiente de vidro. b) a dilatação real do mercúrio. c) o volume de mercúrio
que transbordará.
17.Uma chapa metálica tem, a 0°C, área de 200 cm2 e, a 100°C, a sua área vale 200,8 cm2.
Determine o coeficiente de dilatação superficial do metal que constitui a chapa.
18. Julgue em verdadeiras (V) ou falsas (F) as afirmativas a seguir, justificando as letras “d” e
“e”.
a) ( ) É impossível o calor do Sol chegar até a Terra por condução ou por convecção, pois
entre o Sol e a Terra há região de vácuo.
b) ( ) Na convecção as moléculas mais resfriadas do fluido tendem a subir e as moléculas mais
aquecidas tendem a descer, gerando as correntes de convecção.
c) ( ) A garrafa térmica é um recipiente perfeitamente adiabático, pois conserva a temperatura
de um líquido em seu interior por um tempo indeterminado.
d) ( ) É indiferente uma panela ter cabo metálico ou de madeira. Ambos os materiais irão
proporcionar o mesmo conforto térmico ao cozinheiro.
e) ( ) Todas as substâncias da natureza aumentam de volume quando ocorre um aumento de
temperatura. A isso dá-se o nome de dilatação térmica.
19.Relacione a segunda coluna com a primeira, podendo existir números repetidos ou espaços
em branco.
1ª COLUNA
(1) Condução do calor
(2) Convecção do calor
(3) Irradiação do calo
2ª COLUNA
( ) Aquecimento da água em uma chaleira, no fogão
( ) Resfriamento do ar no interior da geladeira
( ) Aquecimento de uma barra metálica quando uma de suas extremidades está sobrua
fogueira.
( ) Propagação do calor por ondas eletromagnéticas
( ) Formação de brisas litorâneas
20. O papel de alumínio é normalmente constituído de uma face espelhada e uma face fosca.
Se você deseja assar uma carne em um forno comum, envolvendo-a em papel de alumínio,
qual a face do papel de alumínio deve ficar para fora? Justifique.
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GABARITO 1-10,0036 cm 2-0,01°C 3-70°C 4-0,98 litros 5- A lâmina ira se curvar para baixo.
Quando a lâmina bimetálica é submetida a uma variação de temperatura, será forçada a
curvar-se, pois os metais não se dilatarão igualmente,o coeficiente de dilatação do chumbo é
maior que o coeficiente de dilatação do bronze e sendo inicialmente ambos de mesmo
comprimento o aumento de temperatura acarretará numa dilatação maior da lâmina de
chumbo.6- A chapa sofrerá uma redução de tamanho. assim como o orifício que se contrairá
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como se fosse feito do mesmo material da chapa. 7-5. 10 °C 8-3. 10 °C 9- O abaixamento
da temperatura do conjunto fará o parafuso de cobre se contrair mais que a porca de aço e isso
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tornará a porca mais frouxa. 10-6 cm 11-a) -180 litros b) 9820 litros c) A densidade do álcool
em Curitiba e maior do que em Paranaguá porque a massa permaneceu constante , porém o
volume diminuiu ficando então as moléculas de álcool mais agrupadas por unidade volumétrica
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(maior densidade). 12- 6,25 cm 13-0,32 mm 14- 5,6 cm²15-4000 cm² 16-a) 1,35 cm b) 9 cm
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c) 7,65 cm 17-4. 10 °C 18-V,F,F,F,F d) O cabo de madeira é melhor isolante térmico, logo
provoca um conforto maior ao cozinheiro. e)Nem todas. A água, por exemplo, diminui de
volume quando a temperatura aumenta de 0 °C a 4 °C.19-2,2,1,3,220-Deve ficar para fora a
face fosca. A face espelhada deve ficar para dentro, impedindo que o calor saia por irradiação .