1. (Pucpr 2023) Considere as duas situações ilustradas a seguir.
Na primeira situação, uma esfera metálica oca de massa m, cuja temperatura é de 20 °C, flutua em água também a 20 °C, com parte de seu volume submerso. Na segunda situação, a mesma esfera é aquecida até 80 °C e colocada em água a 20 °C, onde também flutua em equilíbrio. Levando em conta os efeitos da dilatação térmica sofrida pela esfera, considere as afirmativas a seguir.
I. Quando comparada à primeira situação, quando a
temperatura da esfera é de 80 °C e da água é de 20 °C, o volume submerso da
esfera é igual, e o percentual submerso em relação ao volume total é menor.
II. Quando comparada à primeira situação, quando a
temperatura da esfera é de 80 °C e da água é de 20 °C, o volume submerso da
esfera é maior, e o percentual submerso em relação ao volume total é igual.
III. Na situação em que a temperatura da esfera é de 80 °C e da água é de 20 °C, passa a ocorrer troca de calor entre ambas a uma taxa constante no tempo, até que se obtenha o equilíbrio térmico.
É(são) CORRETA(S) apenas a(s) afirmativa(s)
a) I.
b) I e III.
c) II.
d) II e
III.
e) III.
2. (Puccamp 2023) Uma barra de ferro de comprimento L0, à
temperatura θ0, tem seu comprimento aumentado de L ao sofrer uma
variação de temperatura θ, sem que ocorra mudança de estado. Outra barra de
ferro de comprimento 3 L0, à temperatura θ0, ao sofrer
uma variação de temperatura 2 θ, sem que ocorra mudança de estado, tem seu
comprimento aumentado de
a) L
b) 1,5 L
c) 2 L
d) 3 L
e) 6 L
3. (Esc. Naval 2022) Observe a figura abaixo.
A figura acima mostra uma barra composta por dois
materiais metálicos distintos 1 e 2, cujos comprimentos, a uma temperatura T0,
são L1 e L2, com L1 = 1,5 L2. A
barra encontra-se apoiada sobre dois cilindros presos a uma haste vertical, que
podem girar, sem atrito, em torno de seus respectivos eixos. A barra toca os
cilindros em suas extremidades nos pontos P e Q e é aquecida a uma determinada
temperatura TF. A medida que ocorre a dilatação térmica linear da
barra, os cilindros A, de raio RA, e B, de raio RB, com RA
= 1,2 RB, giram em torno de seus respectivos eixos 45° e 60°,
respectivamente, a partir de seus pontos de contato com a barra. Sabendo que a
barra não desliza sobre os cilindros e que α1 e α2 são os
coeficientes de dilatação térmica lineares, respectivamente, dos materiais 1 e
2, qual a razão α1/α2?
a) 3/5
b) 3/4
c) 9/10
d) 1
e) 8/5
4. (Ufpr 2023) Na questão, as medições são feitas por um referencial inercial. O módulo da aceleração gravitacional é representado por g. Onde for necessário, use g = 10 m/s2 para o módulo da aceleração gravitacional.
Uma barra metálica retilínea tem um comprimento
inicial L0. a uma temperatura T0. O material do qual a
barra é feita tem um coeficiente de dilatação linear térmico de valor α = 5 x
10-6 °C-1. Considerando as informações apresentadas,
assinale a alternativa que apresenta corretamente o valor da variação de
temperatura ΔT necessária para que essa barra apresente uma variação ΔL em seu
comprimento igual a 0,2% de seu comprimento inicial.
a) ΔT =
500°C
b) ΔT =
400°C
c) ΔT =
300°C
d) ΔT =
200°C
e) ΔT = 100°C
5. (Upe-ssa 2 2022) Em um projeto de um pequeno motor elétrico para uso em um robô humanoide, utilizam-se parafusos e placas fabricados com diferentes materiais. O coeficiente de dilatação linear de uma seleção de materiais de fabricação está informado na tabela a seguir:
Considere um motor onde duas placas metálicas são fixadas por um parafuso também metálico que as perfura. Supondo que as peças foram projetadas e fabricadas para encaixar adequadamente a 25 °C, analise as sentenças a seguir e assinale a CORRETA.
a) Um parafuso
de zinco em placas de alumínio apresentará folga, se a temperatura de operação
do motor for de 30°C.
b) Placas
de aço podem apresentar microfissuras, se presas por um parafuso de latão
funcionando em temperaturas de 10°C.
c) Um
parafuso de bronze apresentará um aumento de passo maior que um parafuso de
alumínio, quando observados a 60°C.
d) Um
parafuso de cobre manterá uma boa fixação de placas de aço, quando a
temperatura de operação for 27°C.
e) Placas de alumínio encolhem menos que placas de latão, se a temperatura for reduzida a 4°C.
6. (Uerj 2022) Em um instituto de análises físicas, uma placa de
determinado material passa por um teste que verifica o percentual de variação
de sua área ao ser submetida a aumento de temperatura. Antes do teste, a placa,
que tem área igual a 3,0x103cm2, encontra-se a 20 °C; ao ser colocada no forno, sua
temperatura atinge 60 °C. Sabe-se que o coeficiente de dilatação linear do
material que a constitui é igual a 1,5x10-5 °C-1.
Nesse teste, o percentual de variação da área da
placa foi de:
a) 0,16%
b) 0,12%
c) 0,8%
d) 0,6%
7. (Uel 2020) A figura a seguir mostra a estrutura de um Relógio de Pêndulo exposto no Museu de Ciências britânico. Planejado por Galileo Galilei, seu princípio de funcionamento é baseado na regularidade da oscilação (isocronismo) de um pêndulo.
Supondo que um “relógio” semelhante
ao da figura foi construído e calibrado para funcionar em uma temperatura
padrão de 18°C, mas que está exposto numa cidade cuja temperatura média no
verão é de 32°C e no inverno é de 14°C, é correto afirmar que esse relógio
a) atrasa no
inverno devido ao aumento da massa do pêndulo.
b) adianta
no verão devido ao aumento da massa do pêndulo.
c) adianta
no inverno devido à diminuição da frequência de oscilação.
d) atrasa no
verão devido à diminuição da frequência de oscilação.
e) funciona pontualmente no inverno e no verão, pois a frequência é invariável.
8. (Ita 2020) Num
ambiente controlado, o período de um pêndulo simples é medido a uma temperatura
T. Sendo α=2x10-4
°C-1 o coeficiente de dilatação linear do fio do pêndulo, e
considerando a aproximação binomial (1+x)n ≈1+nx, para x’1, pode-se dizer que, com aumento
de 10°C o período do pêndulo
a) aumenta
de 0,1%
b) aumenta
de 0,05%
c) diminui
de 0,1%
d) diminui
de 0,05%
e) permanece inalterado.
9.
(Fac. Pequeno Príncipe - Medici 2020) Um funcionário que trabalha numa empresa que
fabrica produtos para laboratórios foi incumbido de projetar um termômetro,
destinado a medir a temperatura corpórea humana. O seu projeto de termômetro
consiste num reservatório (bulbo) de vidro conectado a um tubo capilar
graduado, cuja área da secção transversal é igual a 0,12mm2. No
interior do reservatório há álcool com corante, cujo coeficiente de dilatação
volumétrica é igual a 12·10-4 °C-1. Conforme a
temperatura aumenta, o líquido dilata-se e sobe pelo tubo capilar, sendo que,
para cada altura da coluna líquida, associa-se uma temperatura. O termômetro
foi graduado de tal forma que cada 0,2°C corresponde a 2mm de coluna líquida,
totalizando 9cm de altura para 9°C de variação de temperatura, conforme mostra
a figura a seguir, que representa o termômetro a 35°C (neste caso o bulbo está
completamente cheio com um volume V0 de álcool) e a 38°C.
a) 1cm3
b) 1,2cm3
c) 100mm3
d) 120mm3
e) 500mm3
10. (Ufrgs 2020) O diâmetro de um disco de metal aumenta 0,22% quando o disco é submetido a uma variação de temperatura de 100°C.
Qual é o valor que melhor representa o coeficiente de dilatação linear
do metal de que é feito o disco?
a) 22x10-3/°C.
b) 22x10-4/°C.
c) 11x10-4/°C.
d) 22x10-6/°C.
e) 11x10-6/°C.
11. (Ufms 2020) Durante uma demonstração sobre os efeitos das dilatações, foram colocados em reservatórios iguais, de dimensões 0,8m, 0,2m e 0,3m, dois tipos de líquidos inflamáveis, que preencheram completamente os reservatórios e que, quando foram acondicionados, estavam a uma temperatura de 15°C. Os reservatórios foram transportados para um laboratório onde ficaram expostos a uma temperatura de 45°C.
Conhecendo os coeficientes de
dilatação volumétrica dos líquidos, sendo A=1,4·10-3 °C-1
e B=1,3·10-3 °C-1,
e desconsiderando a dilatação do reservatório, é correto afirmar que o ocorrido
nas dilatações sofridas pelos líquidos A e B foi:
a) do
reservatório A, vazaram menos de 1.500mL
e do reservatório B, mais de 2.000mL.
b) do
reservatório A, vazaram pelo menos 2,0
litros e do reservatório B, vazaram entre 1,8 e 1,9
litros.
c) do
reservatório A, vazaram entre 1,2 e 1,8
litros e do reservatório B, mais de 2,0 litros.
d) do
reservatório B, vazaram entre 0,5 e 1,5
litros e do reservatório A, menos de 2.000mL.
e) do reservatório B, vazaram no máximo 1,5 litros e do reservatório A, vazaram entre 1,8 e 2,0 litros.
12. (Uece 2019) Considere quatro hastes metálicas com coeficiente de dilatação térmica
Nessas condições, o coeficiente
a) 2α+α2ΔT.
b) 2αΔT.
c) αΔT
d) α.
13. (Mackenzie 2019) Desertos
são locais com temperaturas elevadas, extremamente áridos e de baixa umidade
relativa do ar.
O deserto do Saara, por exemplo, apresenta uma elevada amplitude
térmica. Suas temperaturas podem ir de -10°C até 50°C ao longo de um único dia.
Uma chapa de ferro, cujo coeficiente de dilação linear é igual a 1,2·10-5 °C-1, é aquecida sendo submetida a uma variação de temperatura, que representa a amplitude térmica do deserto do Saara, no exemplo dado anteriormente.
Considerando sua área inicial igual a 5m2, o aumento de sua
área, em m2, é de
a) 2,0·10-6
b) 4,0·10-3
c) 3,6·10-3
d) 7,2·10-3
e) 3,6·10-6
14. (Fgv 2018) A
figura mostra o esquema de uma curiosa balança de dois braços em que cada braço
é feito de um material de coeficiente de dilatação linear diferente do
coeficiente de dilatação linear do outro. O peso dos braços é desprezível
comparado ao dos corpos A e B. O material em que se encontra pendurado o corpo A
tem coeficiente de dilatação linear maior do que aquele em que se encontra o
corpo B. A temperatura reinante é baixa, típica de uma madrugada de inverno, e
observa-se o equilíbrio estático na direção horizontal com o corpo A mais
distante do ponto de apoio P do que o corpo B.
O sistema é, então, submetido a uma elevação de temperatura
significativa, próxima à da ebulição da água sob pressão normal, por exemplo.
Sobre a situação descrita é correto afirmar que o peso do corpo A é
a) maior que
o peso do corpo B e, durante o aquecimento, a balança girará no sentido
anti-horário.
b) menor que
o peso do corpo B e, durante o aquecimento, a balança girará no sentido
anti-horário.
c) menor que
o peso do corpo B e, durante o aquecimento, a balança continuará equilibrada na
direção horizontal.
d) maior que
o peso do corpo B e, durante o aquecimento, a balança continuará equilibrada na
direção horizontal.
e) igual ao de B e, durante o aquecimento, a balança girará no sentido horário.
15.
(Upe-ssa 2 2018) O relé térmico é um dispositivo responsável
por proteger os motores elétricos de possíveis anomalias. A mais comum é o
sobreaquecimento do motor elétrico.
Fonte: https://www.mundodaeletrica.com.br/o-que-e-um-rele-termico/, acessado em 11 de julho de 2017.
Uma proposta de relé térmico consiste em duas barras de latão, uma
vertical e outra horizontal, acopladas, conforme ilustra a figura seguir.
A montagem está inicialmente à temperatura de 25°C; a barra horizontal toca o contato A, e o sistema é articulado nos pontos E, F e G. A separação entre os contatos elétricos A e B é de 0,25mm. Determine a temperatura da barra vertical para que a barra horizontal encoste no contato B.
Dado: coeficiente de expansão térmica do latão =20x10-6 °C-1
a) 37,5°C
b) 62,5°C
c) 87,5°C
d) 125,0°C
e) 175,0°C
16. (Ifsul 2017) A cada ano, milhares de crianças sofrem queimaduras graves com água de torneiras fervendo. A figura a seguir mostra uma vista em corte transversal de um dispositivo antiescaldante, bem simplificado, para prevenir este tipo de acidente.
Dentro do dispositivo, uma mola feita com material com um alto coeficiente de expansão térmica controla o êmbolo removível. Quando a temperatura da água se eleva acima de um valor seguro preestabelecido, a expansão da mola faz com que o êmbolo corte o fluxo de água. Admita que o comprimento inicial L da mola não tensionada seja de 2,40cm e que seu coeficiente de expansão volumétrica seja de 66,0x10-6 °C-1.
Nas condições acima propostas o aumento no comprimento da mola, quando a
temperatura da água se eleva de 30°C, é de
a) 1,58x10-3cm
b) 4,74x10-3cm
c) 3,16x10-3cm
d) 2,37x10-3cm
17. (Mackenzie 2017) Um
cubo regular homogêneo de aresta 20,0cm está inicialmente a 20,0°C. O coeficiente de dilatação linear médio do material com que foi fabricado
é 2,00·10-5
°C -1. Aquecendo-se uniformemente o cubo com uma fonte de calor
constante durante 50,0s, a temperatura se eleva para 120,0°C. A dilatação
ocorrida em uma das superfícies do cubo é
a) 4,00·10-1 cm2
b) 8,00·10-1 cm2
c) 12,0·10-1 cm2
d) 16,0·10-1 cm2
e) 20,0·10-1 cm2
18. (Fgv 2017) Um bloco metálico, maciço,
homogêneo, de capacidade térmica C, é feito de um material de coeficiente de
dilatação linear
Como consequência, seu volume sofre
uma dilatação ΔV. Tal dilatação é diretamente proporcional a V0,
a) α, C e 1/Q
b) α, Q e 1/C
c) C, Q e 1/α
d) α, 1/Q e
1/C
e) Q, 1/α e 1/C
19. (cftmg 2016) Para verificar se uma pessoa está febril, pode-se usar um termômetro clínico de uso doméstico que consiste em um líquido como o mercúrio colocado dentro de um tubo de vidro graduado, fechado em uma das extremidades e com uma escala indicando os valores de temperatura. Em seguida, coloca-se o termômetro debaixo da axila e aguardam-se alguns minutos para fazer a leitura.
As afirmativas a seguir referem-se ao funcionamento do termômetro.
I. A temperatura marcada no termômetro coincidirá
com a temperatura de ebulição do mercúrio do dispositivo.
II. A temperatura marcada na escala do termômetro
está relacionada com a dilatação térmica do mercúrio.
III. O tempo de espera citado acima refere-se ao
tempo necessário para que se atinja o equilíbrio térmico entre o paciente e o
termômetro.
IV. Se a substância do mesmo termômetro for trocada por álcool, a temperatura indicada será a mesma.
As afirmativas corretas são
a) I e II.
b) I e IV.
c) II e III.
d) III e IV.
20. (ifsul 2016) Analise cada uma
das afirmativas abaixo, indicando, nos parênteses, se é verdadeira ou falsa, de
acordo com o estudo da Calorimetria.
( ) A temperatura de 104oF corresponde
a 40oC.
( ) A dilatação real de um
líquido, quando aquecido, representa a dilatação do frasco mais a dilatação
aparente do líquido.
( ) A transmissão de calor por
convecção promove o movimento das camadas de um líquido ou de ar, sendo que as
camadas frias sobem e as camadas quentes descem, devido à diferença de
densidade entre elas.
( ) A mudança de fase ocorre
sempre que, sob pressão constante, uma substância pura receba ou ceda calor,
sem que ocorra variação de temperatura.
( ) A dilatação de uma certa massa de gás perfeito, que sofre uma transformação isobárica, faz com que um aumento de temperatura sobre esse gás provoque um aumento em seu volume.
A sequência correta, de cima para
baixo, é
a) V - V - F - F -
V.
b) V - V - F - V -
V.
c) V - F - F - V -
V.
d) V - F - V - F - V.
21. (Ifsul 2016) Uma chapa de
alumínio retangular tem massa de 200g e uma temperatura inicial de 15oC. Sendo
o coeficiente de dilatação linear do alumínio igual a 22x10-6
oC-1 calor específico do alumínio igual
a 0,217 cal/g oC largura da chapa 50 cm e altura
de 20 cm se essa barra for aquecida até a temperatura de 60 oC a
sua superfície final e a quantidade de calor necessário para que esse aumento
ocorra será, respectivamente,
a) 1.001,980 cm2 e 19.500
cal
b) 1.002,640 cm2 e 2.640
cal
c) 1.001,980 cm2 e 1.950
cal
d) 1.002,640 cm2 e 26.400 cal
22. (Upe 2015) Ao lavar pratos e copos, um cozinheiro verifica que dois copos estão encaixados firmemente, um dentro do outro. Sendo o copo externo feito de alumínio e o interno, de vidro, sobre as formas de separá-los, utilizando os princípios básicos de dilatação térmica, analise os itens a seguir:
I. Aquecendo apenas o copo de vidro.
II. Esfriando apenas o copo de alumínio.
III. Aquecendo ambos.
IV. Esfriando ambos.
Dados: os coeficientes de dilatação térmica do alumínio e do vidro são iguais a aAI = 24 x 10-6 oC-1 e avidro = 0,5 x 10-6 oC-1 respectivamente.
Está(ão) CORRETO(S) apenas
a) I e II.
b) I.
c) II.
d) III.
e) IV.
23. (Unesp 2014) A figura é o esquema simplificado de um disjuntor termomagnético
utilizado para a proteção de instalações elétricas residenciais. O circuito é
formado por um resistor de baixa resistência R; uma lâmina bimetálica L,
composta pelos metais X e Y; um eletroímã E; e um par de contatos C. Esse par
de contatos tende a abrir pela ação da mola M2, mas o braço atuador
A impede, com ajuda da mola M1. O eletroímã E é dimensionado para
atrair a extremidade do atuador A somente em caso de corrente muito alta (curto
circuito) e, nessa situação, A gira no sentido indicado, liberando a abertura
do par de contatos C pela ação de M2.
De forma similar, R e L são
dimensionados para que esta última não toque a extremidade de A quando o
circuito é percorrido por uma corrente até o valor nominal do disjuntor. Acima
desta, o aquecimento leva o bimetal a tocar o atuador A, interrompendo o
circuito de forma idêntica à do eletroímã.
(www.mspc.eng.br. Adaptado.)
Na condição de uma corrente elevada percorrer o disjuntor no sentido indicado na figura, sendo ax e ay os coeficientes de dilatação linear dos metais X e Y, para que o contato C seja desfeito, deve valer a relação __________ e, nesse caso, o vetor que representa o campo magnético criado ao longo do eixo do eletroímã apontará para a __________.
Os termos que preenchem as lacunas estão indicados correta e respectivamente na alternativa
a) ax > ay esquerda.
b) ax < ay esquerda.
c) ax > ay direita.
d) ax = ay direita.
e) ax < ay direita.
24. (Fuvest 2014) Uma lâmina
bimetálica de bronze e ferro, na temperatura ambiente, é fixada por uma de suas
extremidades, como visto na figura abaixo.
Nessa situação, a lâmina está plana e horizontal. A seguir, ela é aquecida por uma chama de gás. Após algum tempo de aquecimento, a forma assumida pela lâmina será mais adequadamente representada pela figura:
Note e adote:
O coeficiente de dilatação térmica
linear do ferro é 1,2 x 10-5 °C-1O coeficiente de
dilatação térmica linear do bronze é 1,8 x 10-5 °C-1
Após o aquecimento, a temperatura da lâmina é uniforme.
b) 25. (cps 2014) Quem viaja de carro ou de ônibus pode ver, ao longo das estradas, torres de transmissão de energia tais como as da figura.
Olhando mais atentamente, é possível
notar que os cabos são colocados arqueados ou, como se diz popularmente, “fazendo
barriga”.
A razão dessa disposição é que
a) a densidade dos cabos tende a diminuir com o
passar dos anos.
b) a condução da eletricidade em alta tensão é
facilitada desse modo.
c) o metal usado na fabricação dos cabos é
impossível de ser esticado.
d) os cabos, em dias mais frios, podem encolher sem
derrubar as torres.
e) os ventos fortes não são capazes de fazer os cabos, assim dispostos, balançarem.
26. (Epcar (Afa) 2013) No gráfico a
seguir, está representado o comprimento L de duas barras A e B em função da
temperatura θ.
Sabendo-se que as retas que representam os comprimentos da barra A e da barra B são paralelas, pode-se afirmar que a razão entre o coeficiente de dilatação linear da barra A e o da barra B é
a) 0,25.
b) 0,50.
c) 1,00.
d) 2,00.
27. (Uern 2013) Duas chapas
circulares A e B de áreas iguais a uma
temperatura inicial de 20°C foram colocadas no interior de um forno cuja
temperatura era de 170°C. Sendo a chapa A de alumínio e a
chapa B de ferro e a diferença entre suas áreas no instante em
que atingiram o equilíbrio térmico com o forno igual a 2,7π cm2, então
o raio inicial das chapas no instante em que foram colocadas no forno era de (Considere: αAl =
22.10-6 °C-1; αFe = 12.10-6 °C-1)
a) 25 cm.
b) 30 cm.
c) 35 cm.
d) 40 cm.
28. (Fuvest 2012)
Para ilustrar a dilatação dos corpos, um grupo de estudantes apresenta, em uma feira de ciências, o instrumento esquematizado na figura acima. Nessa montagem, uma barra de alumínio com 30cm de comprimento está apoiada sobre dois suportes, tendo uma extremidade presa ao ponto inferior do ponteiro indicador e a outra encostada num anteparo fixo. O ponteiro pode girar livremente em torno do ponto O, sendo que o comprimento de sua parte superior é 10cm e, o da inferior, 2cm. Se a barra de alumínio, inicialmente à temperatura de 25 ºC, for aquecida a 225 ºC, o deslocamento da extremidade superior do ponteiro será, aproximadamente, de
Note e adote: Coeficiente de dilatação linear do alumínio: 2 • 10-5 °C-1
a) 1 mm.
b) 3 mm.
c) 6 mm.
d) 12 mm.
e) 30 mm.
29. (Unisc 2012) Normalmente
encontra-se como invólucro de cigarros, no interior do maço, uma folha que
apresenta duas faces: uma de papel comum e outra de alumínio, coladas entre si.
Se pegarmos essa folha dupla e a aproximarmos, cuidadosamente, de uma fonte de
calor, o que observaremos em relação a dilatação dessa folha?
a) A folha curva-se para o lado do papel.
b) A folha não sofre nenhum tipo de curvatura.
c) A folha curva-se para o lado do alumínio.
d) A folha curva-se ora para o lado do papel, ora
para o lado do alumínio.
e) A folha dilata sem sofrer curvatura.
30. (Enem PPL 2012)
O quadro oferece os coeficientes de dilatação linear de alguns metais e ligas metálicas:
Para permitir a ocorrência do fato
observado na tirinha, a partir do menor aquecimento do conjunto, o parafuso e
a porca devem ser feitos, respectivamente, de
a) aço e níquel
b) alumínio e chumbo.
c) platina e chumbo.
d) ouro e latão.
e) cobre e bronze.
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