F2_semana8

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FÍSICA 2: SEMANA 8 
Conteúdo: Dilatação Térmica dos Líquidos 
Próxima semana: Gases Ideais 
 
QUESTÕES TRADICIONAIS 
 
1. 1ª Parte: Exercícios de Fixação 
 
1. Um termômetro especial, de líquido dentro de um recipiente de vidro, é constituído 
de um bulbo de 1cm3 e um tubo com secção transversal de 1mm2. À temperatura de 
20oC, o líquido preenche completamente o bulbo até a base do tubo. À temperatura de 
50oC, o líquido preenche o tubo até uma altura de 12mm. 
 
Considere desprezíveis os efeitos da dilatação do vidro e da pressão do gás acima da 
coluna do líquido. 
Determine o coeficiente de dilatação volumétrica médio do líquido. 
 
2. Conectado ao radiador por uma mangueira, existe o tanque de expansão (veja figura 
abaixo). 
 
Este tanque tem, também, o papel de acumular o excesso de água, que está 
inicialmente a 10°C e que vazará quando subir a temperatura da água colocada no 
radiador, devido às explosões do combustível nos cilindros do motor. Suponha que 
nesta ocasião a água esteja a 90°C e tenha o coeficiente de expansão volumétrico = 
4,0x10–4°C–1 e que o radiador seja feito de cobre com coeficiente linear de expansão = 
2,0x10–5°C–1 preenchido totalmente com 20 litros de água. A quantidade de água que 
vazará será de 
A) 629cm3 
B) 544cm3 
C) 822cm3 
D) 472cm3 
E) 252cm3 
3. Um recipiente de vidro tem a 0 oC volume interno de 30 cm3. Calcule o volume de 
mercúrio a ser colocado no recipiente de modo que o volume da parte vazia não se 
altere ao variar a temperatura. 
Dados: coeficiente de dilatação volumétrica do vidro = 24x10-6 oC-1; coeficiente de 
dilatação do mercúrio = 180x10-6 oC-1. 
 
4. Um recipiente de vidro tem capacidade igual a 91 cm3 a 0 oC e contém, a essa 
temperatura, 90 cm3 de mercúrio. A que temperatura o recipiente estará 
completamente cheio de mercúrio? 
(Dados: coeficiente de dilatação linear do vidro = 32x 10-6 oC-1; coeficiente de dilatação 
cúbica do mercúrio = 182x10-6 oC-1) 
 
5. As variações de volume de certa quantidade de água e do volume interno de um 
recipiente em função da temperatura foram medidas separadamente e estão 
representadas no gráfico abaixo, respectivamente, pela linha contínua (água) e pela 
linha tracejada (recipiente). 
 
Estudantes, analisando os dados apresentados no gráfico, e supondo que a água seja 
colocada dentro do recipiente, fizeram as seguintes previsões: 
I. O recipiente estará completamente cheio de água, sem haver derramamento, apenas 
quando a temperatura for 4oC. 
II. A água transbordará apenas se sua temperatura e a do recipiente assumirem 
simultaneamente valores acima de 4oC. 
III. A água transbordará se sua temperatura e a do recipiente assumirem 
simultaneamente valores acima de 4oC ou se assumirem simultaneamente valores 
abaixo de 4oC. 
A(s) afirmativa(s) correta(s) é/são: 
A) I, apenas. 
B) I e II, apenas. 
C) I e III, apenas. 
D) II e III, apenas. 
E) I, II e III. 
 
6. Como sabemos, a água apresenta dilatação anômala, pois quando resfriada a partir 
da temperatura de 4°C o seu volume aumenta. Assim, quando determinada massa de 
água a 20°C (calor específico = 1,0 cal/g°C, densidade = 1,0 g/cm3) é resfriada, 
transformando-se em gelo a 0°C (calor latente de fusão = 80 cal/g, densidade = 
0,9g/cm3), tem seu volume aumentado de 20 cm3. A quantidade de calor retirada 
dessa massa de água é de: 
A) 18 000 cal. 
B) 14 400 cal. 
C) 10 800 cal. 
D) 7 200 cal. 
E) 3 600 cal. 
 
QUESTÕES CONTEXTUALIZADAS 
 
7. Sobre a dilatação dos sólidos e dos líquidos, são feitas algumas afirmações. Analise 
cada uma delas, assinalando correto ou incorreto. 
I. A água é uma substância anômala, pois, ao ser aquecida entre 0°C e 4°C, o seu 
volume, em vez de aumentar, diminui. 
II. Um copo contém água e uma pedra de gelo flutuando, em equilíbrio térmico a 0°C. 
O conteúdo está ocupando toda a capacidade do copo. Quando o gelo derreter, a 
superfície da água estará exatamente no mesmo nível onde se encontrava inicialmente 
e não houve transbordamento de água durante a fusão do gelo. 
III. Uma placa de aço possui no seu centro um orifício circular com um certo diâmetro. 
Ao aquecermos uniformemente essa placa, o diâmetro do orifício aumenta. 
IV. Se o coeficiente volumétrico de um recipiente for menor que o do líquido nele 
contido, quando ambos forem aquecidos, nota-se uma dilatação aparente do líquido. 
São corretas: 
A) apenas as afirmativas I, II e IV. 
B) apenas as afirmativas II e III. 
C) apenas as afirmativas I e IV. 
D) apenas as afirmativas II e IV. 
E) todas as afirmativas. 
 
8. (ENEM) Durante uma ação de fiscalização em postos de combustíveis, foi 
encontrado um mecanismo inusitado para enganar o consumidor. Durante o inverno, o 
responsável por um posto de combustível compra álcool por R$ 0,50/litro, a uma 
temperatura de 5 °C. Para revender o líquido aos motoristas, instalou um mecanismo 
na bomba de combustível para aquecê-lo, para que atinja a temperatura de 35 °C, 
sendo o litro de álcool revendido a R$ 1,60. Diariamente o posto compra 20 mil litros 
de álcool a 5 ºC e os revende. Com relação à situação hipotética descrita no texto e 
dado que o coeficiente de dilatação volumétrica do álcool é de 1×10-3 ºC-1, 
desprezando-se o custo da energia gasta no aquecimento do combustível, o ganho 
financeiro que o dono do posto teria obtido devido ao aquecimento do álcool após uma 
semana de vendas estaria entre 
A) R$ 500,00 e R$ 1.000,00. 
B) R$ 1.050,00 e R$ 1.250,00. 
C) R$ 4.000,00 e R$ 5.000,00. 
D) R$ 6.000,00 e R$ 6.900,00. 
E) R$ 7.000,00 e R$ 7.950,00. 
 
9. Um recipiente de volume V está repleto de um líquido a 20oC. Aquecendo-se o 
conjunto a 50oC, transbordam 2,0cm3 do líquido. Esses 2,0cm3 correspondem: 
A) à dilatação real do líquido. 
B) à dilatação aparente do líquido. 
C) à soma da dilatação real com a dilatação aparente do líquido. 
D) à diferença entre a dilatação real e a dilatação aparente do líquido. 
E) a três vezes a dilatação real do líquido. 
 
10. A água apresenta uma anomalia em relação aos demais líquidos. Assim, a 
temperatura de 4 °C é: 
A) aquela para a qual a água tem maior densidade. 
B) aquela para a qual a água assume maior volume. 
C) a mais baixa que a água atinge no estado líquido. 
D) a correspondente ao ponto triplo da água. 
E) a de fusão do gelo. 
 
11. Duas substâncias A e B têm seus gráficos de densidade × temperatura 
representados a seguir. As substâncias são colocadas a 4°C em garrafas de vidro 
distintas, ocupando todo o volume das garrafas. 
 
 
Considere o coeficiente de dilatação do vidro das garrafas muito menor que o das 
substâncias A e B. As garrafas são, então, fechadas e colocadas em um refrigerador a 
0°C. Após um longo período de tempo, pode-se dizer que 
A) a garrafa de A se quebra e a de B não. 
B) a garrafa de B se quebra e a de A não. 
C) as garrafas de A e B se quebram. 
D) as garrafas de A e B não se quebram. 
E) os dados fornecidos não são suficientes para se chegar a uma conclusão. 
 
QUESTÕES ESPECÍFICAS 
 
12. Um recipiente de vidro com capacidade de 1.000 cm3 contém 980 cm3 de glicerina, 
na temperatura de 20 oC. Aquecendo o conjunto até a temperatura θ, verifica-se que a 
glicerina começa a transbordar (dados: coeficiente de dilatação volumétrica da 
glicerina = 48 x10-5 oC-1; coeficiente de dilatação linear do vidro = 9,0x10-6 oC-1). Na 
escala Celsius, o valor de θ é mais próximo de: 
A) 120 
B) 90 
C) 80 
D) 65 
E) 25 
 
13. Com a alta demanda por combustível no Brasil, as importações de gasolina 
cresceram no final do ano de 2012. Porém, nem todos os navios que viajam com esse 
combustível podem trazer o máximo de sua capacidade para entrega no mercado 
brasileiro. Para ilustrar essa restrição, suponha que um navio que viaja para o Brasil foi 
carregado lentamente com 107 litros de gasolina em uma região da Europa com clima 
extremamente frio, de temperatura de 0ºC. Se a gasolina carregada ocupa 100% da 
capacidade de transporte dos seus reservatórios, calcule quantos litros de gasolina 
transbordamaté o momento em que esse navio e sua carga estejam em equilíbrio 
térmico, em uma temperatura de 40ºC, típica de algumas regiões do Brasil. 
Dados: Os coeficientes de dilatação volumétrica da gasolina e dos reservatórios são 
iguais a ɣG = 9,0 x 10-4 ºC-1 e ɣR = 3,0 x 10-4 ºC-1. 
A) 12 x 104 litros 
B) 24 x 104 litros 
C) 36 x 104 litros 
D) 12 x 105 litros 
E) 24 x 105 litros 
 
14. Para que a água ferva à temperatura de 50oC, deve-se: 
A) utilizar uma pequena quantidade de água. 
B) diminuir a pressão sobre a água. 
C) utilizar uma panela de pressão. 
D) utilizar uma chama muito intensa. 
E) utilizar uma panela com ótima condutibilidade térmica. 
 
15. Uma panela de pressão cozinha os alimentos mais rapidamente porque: 
A) a pressão comprime os alimentos, facilitando o cozimento. 
B) as paredes das panelas são espessas, conservando, por muito tempo, o calor em 
seu interior. 
C) a temperatura de ebulição dos líquidos no seu interior é reduzida. 
D) o aumento da temperatura reduz a pressão no interior da panela, facilitando a 
expansão dos alimentos. 
E) o ponto de ebulição da água que envolve os alimentos passa a ser superior a 100 
°C. 
 
16. Para cozinhar uma certa quantidade de feijão em uma panela de pressão, gastam-
se 45min. Para cozinhar a mesma quantidade em uma panela comum, gasta-se 
1h40min. Em relação ao uso da panela comum, supondo que o fogão forneça a 
mesma potência às duas panelas, quanta energia é poupada pelo uso da panela de 
pressão? 
A) 35% 
B) 45% 
C) 50% 
D) 55% 
E) 65% 
 
QUESTÕES APROFUNDADAS 
 
17. Um frasco de vidro contém, quando cheio, 50 cm3 de mercúrio, à temperatura de 
50 °C. Considerando o coeficiente de dilatação linear do vidro igual a 8,0 · 10–6 °C–1 e 
o de dilatação volumétrica do mercúrio igual a 1,8 · 10–4 °C–1, determine, em 10–2 cm3, 
a quantidade de mercúrio que transbordará do recipiente se a temperatura for elevada 
a 100 °C. 
 
18. Um recipiente de vidro encontra-se completamente cheio de um líquido a 0 °C. 
Quando o conjunto é aquecido até 80 °C, o volume do líquido que transborda 
corresponde a 4% do volume que o líquido possuía a 0 °C. Sabendo que o coeficiente 
de dilatação volumétrica do vidro é de 27 · 10–6 °C–1, determine o coeficiente de 
dilatação real do líquido, em unidades de 10-6 oC-1. 
 
19. Considere a situação indicada na figura abaixo. Água a 20 oC de um reservatório, 
cujo nível é mantido a 5 m acima do solo, passa livremente por um aquecedor que 
eleva a temperatura da água para 90 oC a partir dele, mantendo a temperatura da água 
ao longo da tubulação de entrada nos 20 oC. 
 
Qual a diferença de altura h, entre o nível da água quente e o nível do reservatório? 
Considere que a secção transversal da tubulação é constante e que a dilatação da 
tubulação é desprezível. Dê a resposta, em cm, considerando o coeficiente de 
dilatação volumétrica da água igual a H2O = 4x10
4 oC1. 
A) 12 cm 
B) 13 cm 
C) 14 cm 
D) 15 cm 
E) 16 cm 
 
20. A dilatação dos líquidos obedece – quando o intervalo da temperatura não é muito 
grande – às mesmas leis de dilatação dos sólidos. Qualquer líquido assume a forma do 
recipiente que o contém e ambos se dilatam conforme as mesmas leis. Sendo assim, a 
dilatação do líquido é medida indiretamente. Em um automóvel, o coeficiente de 
dilatação do tanque é 63x10–6 °C–1 e o coeficiente de dilatação real da gasolina é 
9,6x10–4 °C–1. 
 
Com base nessas informações, indique a alternativa correta: 
 
A) se uma pessoa enche o tanque de combustível do seu carro em um dia quente, à 
noite haverá derramamento de combustível devido à redução no volume do tanque. 
B) enchendo o tanque em um dia extremamente quente, essa pessoa terá um lucro 
considerável porque o combustível estará dilatado. 
C) o coeficiente de dilatação aparente da gasolina é 7,26x10–5 °C–1. 
D) para uma variação de 10 °C na temperatura de 100 litros de gasolina, há um 
aumento de volume igual a 0,063 litro. 
E) o volume extravasado de um tanque de gasolina totalmente cheio com 200 litros é 
aproximadamente 4,48 litros quando há um aumento de temperatura de 25 °C. 
 
21. Sabe-se que, sob temperatura de 25 °C, um dado corpo de massa 80 g e volume 
total 10 cm3 encontra-se parcialmente imerso e em equilíbrio em um líquido de 
densidade 8,8 g/cm3. Quando sujeito a aquecimento, atinge-se uma temperatura tal 
que o corpo fica totalmente imerso. 
 
Considerando-se que o coeficiente de dilatação cúbica do corpo e o do líquido são 
respectivamente iguais a 18 · 10–6 °C–1 e 360 · 10–6 °C–1, indique a opção em que se 
encontra o valor aproximado da temperatura em que se dá a total imersão do corpo. 
A) 269 °C. 
B) 294 °C. 
C) 319 °C. 
D) Não há temperatura possível para que o descrito ocorra. 
E) –269 °C. 
 
 
 
 
GABARITO 
07 08 09 10 11 
E D B A A 
12 13 14 15 16 
D B B E D 
17 18 19 20 21 
39 527 C E C