1-De acordo com a dilatação e a contração do solido, marque V para as verdadeiras F para as falsas:
( ) O aquecimento de um corpo provoca um aumento de temperatura e, consequentemente, faz com que todas as dimensões do corpo (comprimento, largura e altura) aumentem e dizemos que o corpo sofreu uma dilatação térmica.
( ) Um resfriamento provoca uma diminuição do estado de agitação das partículas e, consequentemente, uma diminuição nas dimensões do corpo. Dizemos, então, que o corpo sofre uma contração térmica.
( ) Um corpo homogêneo, isto é, feito de um único material, dilata-se (ou contrai-se) proporcionalmente.
( ) Os espaços vazios de um corpo homogêneo, dilatam-se (ou contraem-se) como se fossem preenchidos pelo material que os rodeia.
2- Uma barra de ferro de 2,0 m de comprimento cujo coeficiente de dilatação linear é α=1,2.10-5 ºC-1 encontra-se em temperatura ambiente (25ºC). Esse corpo é, então, exposto a uma fonte de calor, atingindo, ao final de seu aquecimento, uma temperatura de 100 ºC.
Determine:
a) a dilatação sofrida pela barra.
b) o comprimento final da barra.
c) os coeficientes de dilatação superficial e volumétrico do material do qual essa barra é feita.
3 - Sabendo que determinado material sólido e homogêneo apresenta um coeficiente de dilatação volumétrica constante e igual a 1,2.10-5 °C-1, determine o coeficiente de dilatação superficial desse material e assinale a alternativa correta:
a) 0,4.10-5 °C-1
b) 0,8.10-5 °C-1
c) 2,4.10-5 °C-1
d) 3,6.10-5 °C-1
4-Uma lâmina bi metálica composta por zinco e aço está fixada em uma parede de forma que a barra de aço permanece virada para cima. O que ocorre quando a lâmina é resfriada?
Dado: αZINCO = 25x10 – 6 °C – 1 , αAÇO = 11x10 – 6 °C – 1
a) As duas barras sofrem a mesma dilatação.
b) A lâmina bi metálica curva-se para cima.
c) A lâmina bi metálica curva-se para baixo.
d) A lâmina quebra-se, uma vez que é feita de materiais diferentes.
e) Lâminas bi metálicas não podem ser resfriadas
Soluções para a tarefa
Resposta:
1) V, V, V, V
2) a) 1,8.10^-3m
b) 2,0018 m
c) 2,4.10-5 ºC-1 e 3,6.10-5 ºC-1
3) b) 0,8.10-5 °C-1
4) c) A lâmina bi metálica curva-se para baixo.
Explicação:
2) a) Para calcularmos a dilatação sofrida pela barra, precisamos lembrar que seu formato é linear, por isso, essa é a forma de dilatação mais importante sofrida por ela. Usando a fórmula da dilatação linear, teremos:
ΔL= Loα ΔT
ΔL= (2).(1,2.10^-5).(100-25)= 180.10^-5m= 1,8.10^-3m
De acordo com o resultado acima, essa barra sofreria uma expansão de 1,8 mm em seu comprimento.
b) O comprimento final da barra pode ser facilmente encontrado, uma vez que já sabemos a dilatação sofrida por ela. Seu comprimento final será de 2,0018 m (2 metros e 1,8 milímetros)
c) Os coeficientes de dilatação superficial e volumétrica são múltiplos do coeficiente de dilatação linear. Seus valores são, respectivamente, 2,4.10-5 ºC-1 e 3,6.10-5 ºC-1.
3) Sabemos que o coeficiente de dilatação volumétrica é igual a três vezes o coeficiente de dilatação linear, sendo assim, esse último coeficiente deve ter valor igual a 0,4.10-5 °C-1, consequentemente, o coeficiente de dilatação superficial, que é duas vezes o coeficiente de dilatação linear, vale 0,8.10-5 °C-1.
4) Como o zinco possui maior coeficiente de dilatação, ele sofrerá maior contração no resfriamento, puxando a barra de aço. Logo, o sistema curva-se para baixo.