Física 2º ano prof. pedro ivo - (dilatação térmica dos líquidos )

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Física 2º ano prof. pedro ivo - (dilatação térmica dos líquidos )

  1. 1. DILATAÇÃO DOS LÍQUIDOS = coeficiente de dilatação volumétrica real ou total. T Ao contrário dos sólidos, os líquidos não possuem r = coeficiente de dilatação volumétrica do recipiente.forma definida e, portanto precisam de estar contidos em a = coeficiente de dilatação volumétrica do líquido.recipientes que também sofrerão os efeitos da dilataçãojuntamente com o líquido. DILATAÇÃO VOLUMÉTRICA DA ÁGUA Ao aquecermos um recipiente completamente cheiode líquido, tanto o recipiente quanto o líquido irão sofrer O gráfico mostra a variação do volume de água emdilatação, e parte do líquido será derramado. Esta porção do função da temperatura. Observe que, entre 0 oC e 4 oC olíquido que derramou não corresponde à dilatação total do volume diminui e a partir daí aumenta. A água não pode serlíquido, uma vez que parte desta dilatação foi compensada pela considerada uma substância termométrica precisa porque seudilatação do recipiente. volume não varia linearmente com a temperatura. Observe que em alguns intervalos você obtém duas temperaturas (t1 e t2) Esta porção de líquido que foi derramada, é chamada para o mesmo volume (V).dilatação aparente ( Va ):. Uma das razões que faz a água, próxima à superfície livre de alguns lagos, congelar no inverno, em regiões de baixas A Dilatação Real ou total ( VT) sofrida pelo líquido temperaturas, é o fato de que ao ser resfriada, no intervalocorresponde à dilatação aparente acrescida da dilatação ( Vr) aproximado de 4 °C a 0 °C, ela sofre um processo de dilatação.do recipiente. Com isso seu volume aumenta e sua densidade diminui. VT Vr Va VT = Variação completa do volume do líquido. Vr = Variação do volume do recipiente. Va = Variação do volume do líquido extraviado. O coeficiente de dilatação real pode também serobtido através da soma dos coeficientes de dilatação dorecipiente e de dilatação aparente. T r a
  2. 2. 01. Dois recipientes de mesmo volume A e B posuem 02. Um tanque cheio de gasolina de um automóvel, quandocoeficientes de dilatação γA e γB, tal que γA > γB. Ambos contém exposto ao sol por algum tempo, derrama uma certa quantidadea mesma quantidade de um mesmo líquido. desse combustível. Desse fato, conclui-se que: a) só a gasolina se dilatou. b) a quantidade de gasolina derramada representa sua dilatação real. c) a quantidade de gasolina derramada representa sua dilatação aparente. d) o tanque dilatou mais que a gasolina. e) a dilatação aparente da gasolina é igual à dilatação doa) Se o nível do líquido é o mesmo nos dois recipeientes, para tanque.uma mesma elevação de temperatura, em qual deles o nívelfinal será maior? 03. Um bulbo de vidro conectado a um tubo fino, com coeficiente de dilatação desprezível, contendo certa massa deb) O que aconteceria com o nível do líquido nos dois recipientes água na fase líquida, é mostrado a seguir em três situações dese o coeficiente de dilação dos dois fosse o mesmo? temperatura. Na primeira, o sistema está a 4 ºC; na segunda, a 1 ºC e, na terceira, a 10 ºC. Conforme a temperatura, a água ocupa uma certa porção do tubo.02. Um recipiente de vidro tem capacidade de 100cm3 a 10oC econtém, a essa temperatura, 99cm3 de um certo líquido decoeficiente de dilatação cúbica γ=2.10-4 oC-1. A que temperaturao recipiente estará completamente cheio de líquido? (Considere o coeficiente de dilatação cúbica do vidro comosendo 10-5 oC-1.)03. Uma taça de alumínio de 120 cm3 contém 119 cm3 deglicerina a 21°C. Considere o coeficiente de dilatação linear do Tal fenômeno é explicado:alumínio como sendo de 2,3.10-4 K-1 e o coeficiente de dilatação a) pelo aumento de volume da água de 0 ºC a 4 ºC, seguido davolumétrico da glicerina de 5,1.10-4 K-1. diminuição do volume a partir de 4 ºC. Se a temperatura do sistema taça-glicerina for b) pela diminuição da densidade da água de 0 ºC a 4 ºC,aumentada para 39°C, a glicerina transbordará ou não? Em seguido do aumento da densidade a partir de 4 ºC.caso afirmativo, determine o volume transbordado; em caso c) pelo aumento do volume da água a partir de 0 ºC.negativo, determine o volume de glicerina que ainda caberia no d) pelo aumento da densidade da água de 0 ºC a 4 ºC, seguidointerior da taça. da diminuição da densidade a partir de 4 ºC. e) pela diminuição do volume da água a partir de 0 ºC.04. Um líquido é aquecido de 0 oC a 50 oC, verificando-se naescala do frasco que o volume passa de 500 cm3 a 525 cm3. 04. A água, substância fundamental para a vida no Planeta,Sendo o coeficiente de dilatação volumétrica do vidro γV=1,0.10- apresenta uma grande quantidade de comportamentos5 oC-1, determine o coeficiente de dilatação do líquido. anômalos. Suponha que um recipiente, feito com um determinado material hipotético, se encontre completamente cheio de água a 4°C.Exercícios complementares De acordo com o gráfico e seus conhecimentos, é01. Um recipiente de vidro está completamente cheio de um correto afirmar quedeterminado líquido. O conjunto é aquecido fazendo com que a) apenas a diminuição de temperatura fará com que a águatransborde um pouco desse líquido. A quantidade de líquido transborde.transbordado representa a dilatação: b) tanto o aumento da temperatura quanto sua diminuição nãoa) do líquido, apenas. provocarão o transbordamento da água. c) qualquer variação de temperatura fará com que a águab) do líquido menos a dilatação do recipiente. transborde.c) do recipiente, apenas. d) a água transbordará apenas para temperaturas negativas.d) do recipiente mais a dilatação do líquido. e) a água não transbordará com um aumento de temperatura, somente se o calor específico da substância for menor que o da água.
  3. 3. 01. O coeficiente de dilatação linear de uma determinada 06. Uma barra de ferro mede 1,0 m a 10 oC. Considerando osubstância é igual a X. Entre os valores seguintes, o que coeficiente de dilatação linear do ferro igual a 1,2 x 10-5 oC-1.mais se aproxima do valor do coeficiente de dilatação Pode-se afirmar que a variação de comprimento dessa barra,superficial dessa substância é: quando a temperatura aumentar para 110 oC, será de:a) X / 4 a) 1,2 x 10-5 mb) X / 2 b) 1,2 x 10-1 mc) 2X c) 1,2 x 10-2 md) X d) 1,2 x 10-3 me) 4X e) 1,2 x 10-4 m02. Uma barra metálica sofre um acréscimo de 0,06% em 07. Você é convidado a projetar uma ponte metálica, cujorelação ao seu comprimento inicial quando sua temperatura comprimento será de 2,0 km. Considerando os efeitos desofre uma variação de de 40 oC. O coeficiente de dilatação contração e expansão térmica para temperaturas nolinear médio desse metal, nesse intervalo de temperatura é, intervalo de -40 oF e 110 oF e o coeficiente de dilataçãoem oC-1 linear do metal, que é de 12 x 10-6 oC-1, qual é a máximaa) 12 x 10-5 variação esperada no comprimento da ponte?b) 8 x 10-5 a) 9,3 mc) 6 x 10-5 b) 6,5 md) 1,2 x 10-5 c) 3,0 me) 1,5 x 10-5 d) 0,93 m e) 2,0 m03. O comprimento de uma barra metálica a 0 oC é de 2000 08. Um orifício numa panela de ferro, a 0 oC, tem 5 cm2 demm e a 100 oC é de 2001 mm. O coeficiente de dilatação área. Se o coeficiente de dilatação linear do ferro é de 1,2 xlinear dessa barra, em oC-1 10-5 oC-1, a área desse orifício a 300 oC será, em cm2:a) 1 x 10-6 a) 5,036b) 4 x 10-6 b) 5,018c) 5 x 10-6 c) 4,964d) 3 x 10-6 d) 10,036e) 2 x 10-6 e) 10,07204. Um rebite de 2,000 mm de diâmetro deve ser introduzido 09. Uma chapa plana de uma liga metálica de coeficiente denum orifício de 1,996 mm de diâmetro ambos medidos a 0 dilatação linear 2 x 10-5 oC-1 tem área Ao à temperatura de 20oC. Sabendo-se que o coeficiente de dilatação linear do oC. Para que a área dessa placa aumente 1%, devemosmetal de que é feito o rebite é 25 x 10-6 oC-1, isto pode ser elevar sua temperatura para:feito resfriando-se apenas o rebite a uma temperatura, em a) 470o CoC, de b) 320o Ca) -40 c) 520o Cb) -80 d) 270o Cc) -100 e) 170o Cd) -120e) -200 10. Um cubo de alumínio com coeficiente de dilatação linear de 2 x 10-5 oC-1 tem aresta de dimensão de 10 cm quando à05. Um posto de gasolina recebeu 2000 litros desse líquido a temperatura de 0 oC. O volume do cubo a 100 oC será, em30 oC. Quando vendeu, a temperatura média da gasolina cm3, de:havia baixado para 20 oC. Sendo 1,1 x 10-3 oC-1 o coeficiente a) 1045de dilatação volumétrica média da gasolina, o prejuízo do b) 1010posto, foi, em litros, igual a c) 1020a) 989 d) 1006b) 98,9 e) 1008c) 9,89d) 2,2e) 22

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