Universidade Tiradentes – UNIT UNIT Disciplina: Física de Ondas, Termologia e Ótica (F108502) Período: 2015.2
LISTA DE EXERCÍCIOS II – UNIDADE UNIDADE I CAPÍTULO II – TEMPERATURA, TEMPERATURA, CALOR E TERMODINÂMICA. Relações entre as escalas termométricas: Celsius e Kelvin ( ):
ou
Celsius e Fahrenheit ( ):
Dilatação linear:
Dilatação volumétrica:
Em que
QUESTÕES
B18. (CIABA - 2002) Na caldeira da praça de máquinas de um navio, encontra-se instalado um
termômetro graduado na escala Celsius. O oficial de máquinas observou que, no intervalo de 5 minutos, houve uma variação de 100ºC na leitura da temperatura da caldeira. Se nessa mesma caldeira, em vez de ter um termômetro na escala Celsius, estivesse instalado um termômetro na escala Kelvin, qual seria a variação de temperatura ocorrida? (Resposta: 100 K)
Universidade Tiradentes - UNIT Física II 2014.2
B19. (CIABA - 2002) A figura abaixo mostra um bloco apoiado inicialmente sobre uma plataforma
horizontal que está apoiada sobre barras, uma de cobre e outra de ferro, cujos coeficientes de dilatação linear são respectivamente, 1,6.10 -6 ºC-1 e 1,0.10-6 ºC-1. O coeficiente de atrito estático do bloco com a superfície é de 0,003. Qual a variação de temperatura necessária, para que o bloco inicie o deslizamento da plataforma?
B20. Garantia de uma junta firme. Os rebites de alumínio usados na construção de aviões são feitos
com um diâmetro ligeiramente maior do que o diâmetro do buraco, e resfriados com 'gelo seco' (C02 sólido) antes de serem colocados nos respectivos buracos. Sabendo que o diâmetro de um buraco é 4,5 mm, qual deve ser o diâmetro de um rebite a 23 °C para que seu diâmetro fique igual ao do buraco quando o rebite for esfriado até -78 °C, a temperatura do gelo que será usado? Suponha que o coeficiente de dilatação permaneça constante, e com um valor igual a
(Reposta: ºC) B21. (AFA - 1995) A diferença entre os comprimentos de duas barras metálicas retilíneas a 0ºC é
de 60 cm. Dados os coeficientes de dilatação linear dos materiais constituintes das barras α1 = 1,6.10-5 ºC-1 e α2 = 2,4.10-5 ºC-1. Determine o comprimento de cada uma delas em centímetros, nessa mesma temperatura, a fim de que a diferença permaneça constante e independente da temperatura. (Resposta: 120 e 180 cm) B22. (AFA - 1997) A densidade do mercúrio a 0,00ºC vale 13,6 g/cm 3 e tem coeficiente de
dilatação linear de ºC-1. Determine a sua densidade a 40,0ºC. (Resposta: 13,5 cm 3) Universidade Tiradentes - UNIT Física de Ondas, Termologia e Ótica - 2015.2
B23. (ITA - 1969) Um anel de cobre a 25,0ºC tem um diâmetro interno de 5,00 cm. Qual o
diâmetro interno deste mesmo anel a 275ºC, admitindo-se que o coeficiente de dilatação linear do cobre no intervalo de 0,00ºC a 300ºC é constante e igual a 1,60.10 -5 ºC-1. B24. O diâmetro externo de um pote de vidro e o diâmetro interno de sua tampa de ferro medem
ambos 725 mm à temperatura ambiente. Qual será o tamanho da folga entre a tampa e o pote se a tampa for colocada sob água quente até que sua temperatura suba para 50 °C sem alterar a temperatura do vidro? (Resposta: 0,261 mm) B25. (COVEST - 1995) Deseja-se fechar um furo de 24,95 cm 2 de área, no centro de um disco de
magnésio, com um disco de 25,05 cm 2 de alumínio. Para tal, pode-se aquecer o disco de magnésio e resfriar o disco de alumínio e, em seguida, colocar o disco no furo. Assuma que, em módulo, as variações de temperatura a que são submetidos o alumínio e o magnésio são iguais, e que os coeficientes de dilatação linear deles também são iguais (α = 25 × 10 -6 °C-1). Determine o módulo
do inteiro mais próximo que representa a menor variação de temperatura necessária para colocar o disco de alumínio no furo do disco de magnésio. B26. Um frasco de vidro com volume igual a 200 cm 3 a 20ºC está cheio de mercúrio até a borda.
Qual é a quantidade de mercúrio que transborda quando a temperatura do sistema se eleva até 100ºC? O coeficiente de dilatação linear do vidro é igual a 0,40.10 -5 ºC-1. (Resposta: ∆Vvidro = 0,19 cm3; ∆Vmercúrio = 2,9 cm3; transborda = 2,7 cm 3) B27. A ponte Humber, na Inglaterra, cujo comprimento é de 1410 m, é uma das pontes de maior
vão do mundo. Calcule a variação do comprimento da base de aço do vão quando a temperatura aumenta de -5ºC para 18ºC. (Resposta: 0,39 m) B28. Um torneiro mecânico faz um furo com um diâmetro igual a 1,350 cm em uma placa de aço a
uma temperatura de 25 °C. Qual é a área da seção reta do orifício a) a 25 °C; b) quando a temperatura da placa aumenta para 175 °C? Suponha que o coeficiente de dilatação linear permaneça constante nesse intervalo de temperatura. (Resposta: a) 1,431 cm 2; b) 1,437 cm2) B29. Um tanque de aço é completamente cheio com 2,80 m 3 de álcool etílico quando tanto tanque
quanto o álcool estão a temperatura de 32ºC. Quando o tanque e seu conteúdo tiverem esfriado até Universidade Tiradentes - UNIT Física de Ondas, Termologia e Ótica - 2015.2
8,0ºC, qual deve ser o volume adicional de álcool etílico que pode ser colocado dentro do tanque? (Reposta: 48.10-3 m3) B30. Uma barra feita de uma liga de alumínio tem um comprimento de 10,000 cm a 20,000ºC e um
comprimento de 10,015 cm no ponto de ebulição da água. Qual o comprimento da barra no ponto de congelamento da água? Qual a temperatura para a qual o comprimento da barra é de 10,009 cm? (Resposta: a) -1,88 x 10 -2 cm; b) 68°C) B31. O edifício mais alto do mundo, segundo certos padrões arquitetônicos, é o Taipei 101, em
Taiwan, com 509,32 m de altura. Suponha que essa altura tenha sido medida em um dia fresco de primavera, quando a temperatura era 15,5 °C. Você pode usar o edifício como uma espécie de termómetro gigante em um dia quente de verão medindo cuidadosamente sua altura. Suponha que você faça isso e descubra que o Taipei 101 está 0,144 m mais alto do que sua altura oficial. Qual é a temperatura, supondo que o edifício esteja em equilíbrio térmico com o ar e que toda a sua estrutura seja feita de aço? Coeficiente de dilatação linear do aço é igual a . (Resposta: T = 39,06 °C) B32. Um frasco de vidro com volume igual a 1000 cm 3 a 0 ºC está completamente cheio de
mercúrio a essa mesma temperatura. Quando esse sistema é aquecido até 55ºC, um volume de 8,95 cm3 de mercúrio transborda. Sabendo que o coeficiente de dilatação volumétrico do mercúrio é igual a 18,0.10 -5 ºC -1, calcule o coeficiente de dilatação volumétrica do vidro. (Resposta: 1,7 x 10 -5 °C-1). B33. Converta as seguintes temperaturas para a escala Kelvin: a) a temperatura mínima registrada
nos Estados Unidos (-70 °F, em Montana, no dia 20 de janeiro de 1954); b) a temperatura máxima registrada na Austrália (127 °F, em Queensland, no dia 16 de janeiro de 1889; c) a temperatura mínima registrada no hemisfério norte (-90 °F, na Sibéria, em 1892). (Resposta: a) 216,5 K; b) 325,9 K; c) 205,4 K) B34. Um pêndulo simples é formado por um objeto de massa preso por um fio de alumínio de
comprimento . Quando a temperatura é de o período de oscilação do pêndulo é de . Determine o período de oscilação do pêndulo quando a temperatura for aumentada para . Assuma e o coeficiente de dilatação linear do cobre .
Universidade Tiradentes - UNIT Física de Ondas, Termologia e Ótica - 2015.2
B35. (CIABA - 1997) Uma esfera oca de vidro de 200 cm 3 de capacidade a 0,00ºC está cheia de
mercúrio. Aquecendo-se a 80,0ºC, uma fração extravasará através de um orifício, feito na face superior. Sabendo-se que o coeficiente de dilatação volumétrico do mercúrio e o coeficiente de dilatação linear do vidro são, respectivamente, 1,82.10 -4 ºC-1 e 0,81.10-5 ºC-1. Determine a quantidade de mercúrio em cm 3, que extravasará. (Resposta: 2,50 cm 3)
No que diz respeito ao empenho, ao compromisso, ao esforço, à dedicação, não existe meio termo. Ou você faz uma coisa bem feita ou não faz. (Ayrton Senna)
Universidade Tiradentes - UNIT Física de Ondas, Termologia e Ótica - 2015.2
