Dilatação Térmica - materia e exercícios

EE Maria Falconi de Felício

Física (3º TAM e 3º TBM) – 1º Semestre 2012

Prof. Manoel Brandão

Termologia – Dilatação Térmica

CONTEXTUALIZAÇÃO E CONCEITUAÇÃO:

Já sabemos que Temperatura é a medida do grau de agitação das moléculas/partículas de um corpo. Então podemos concluir que quanto mais elevada for a temperatura, mais agitadas estarão as partículas constituintes do mesmo. A questão é: quem ocupa mais espaço, um certo número de partículas pouco agitadas, quase em repouso, ou , o mesmo número de partículas em alto grau de agitação? A resposta fica fácil se você imaginar que um grupo de pessoas que cabe confortavelmente sentadas em uma sala, não caberia confortavelmente na mesma sala se todas estivessem dançado frevo, ou lutando capoeira. Para tais atividades, em outras palavras, para tal grau de agitação exige-se uma sala bem maior. Algo semelhante ocorre com os mais variados materiais. Quando são submetidos a altas temperaturas, embora não haja aumento do número de partículas do corpo, há aumento em seu tamanho, bem como diminuição do mesmo quando há quedas de temperatura, devido ao grau de agitação das partículas. Isso explica os estalos no madeiramento das casas, várias rachaduras em paredes e a necessidade de juntas de dilatação em linhas ferroviárias e mesmo nas estruturas de grandes edifícios. A dilatação térmica (aumento do tamanho de um corpo por causa da elevação da temperatura ou vice-versa) tem ainda implicações em outros meios, como na geologia (formação do solo) na medicina, na odontologia, na mecânica e etc.

FORMAS DE DILATAÇÃO – CONCEITO FÍSICO E TRATAMENTO MATEMÁTICO.

Há três formas principais de dilatação térmica, à saber: Dilatação Linear, Superficial e Volumétrica.

a) Dilatação Linear = É aquela que altera principalmente o comprimento do corpo. Por exemplo: A dilatação de uma barra de metal.
MATEMATICAMENTE :

b) Dilatação Superficial = É aquela que altera significativamente duas dimensões do corpo, comprimento e largura. Exemplo: A dilatação de uma chapa de metal.
MATEMATICAMENTE:

c) Dilatação Volumétrica = É aquela que altera as três dimensões de um corpo, ou seja o seu volume. Exemplo: Dilatação de um cubo, ou de uma esfera de aço.


RELAÇÃO ENTRE COEFICIENTES:


OBS.: Os quadros forma extraídos do site: http://www.fisicafacil.pro.br/Dilatacao.htm


EXERCÍCIOS
OBSERVAÇÃO: Ao encontrar o símbolo ^leia (elevado à) por exemplo dois elevado ao cubo aparecerá 2^3 em vez de 2³

1) - (VUNESP-SP) A dilatação térmica dos sólidos é um fenômeno importante em diversas aplicações de engenharia, como construções de pontes, prédios e estradas de ferro. Considere o caso dos trilhos de trem serem de aço, cujo coeficiente de dilatação é α = 11 . 10^-6 °C^-1. Se a 10°C o comprimento de um trilho é de 30m, de quanto aumentaria o seu comprimento se a temperatura aumentasse para 40°C?

a) 11 . 10^-4 m
b) 33 . 10^-4 m
c) 99 . 10^-4 m
d) 132 . 10^-4 m
e) 165 . 10^-4 m


2) - (Fuvest-gv 92) Uma bobina contendo 2000 m de fio de cobre medido num dia em que a temperatura era de 35 °C, foi utilizada e o fio medido de novo a 10 °C. Esta nova medição indicou: (Seja o coeficiente de dilatação linear 2.10^-5 ºC^-1)
a) 1,0 m a menos
b) 1,0 m a mais
c) 2000 m
d) 20 m a menos
e) 20 m a mais


3) - (Fgv 2001) O dono de um posto de gasolina recebeu 4000l de combustível por volta das 12 horas, quando a temperatura era de 35°C. Ao cair da tarde, uma massa polar vinda do Sul baixou a temperatura para 15°C e permaneceu até que toda a gasolina fosse totalmente vendida. Qual foi o prejuízo, em litros de combustível, que o dono do posto sofreu?
(Dados: coeficiente de dilatação do combustível é de 1,0. 10^-3 °C­^-1)

a) 4l b) 80l c) 40l d) 140l e) 6


4). Ao colocar um fio de cobre entre dois postes, num dia de verão, um eletricista deve:
a) deixá-lo muito esticado;
b) deixá-lo pouco esticado;
c) é indiferente se pouco ou muito esticado;
d) nenhuma das anteriores;


5) - Quando você tem dificuldade para retirar a tampa metálica de vidros de conserva, deve:
a) colocá-la em água fria;
b) bater na tampa com um martelo;
c) aquecer a tampa;
d) colocar o vidro na água quente


GABARITO

EXERCÍCIO ---------- RESPOSTA

----01-------------------C-------
----02-------------------A-------
----03-------------------B------- (FEITA EM SALA)