Exercícios de Física termodinâmica Etapa

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1.Entre dois trilhos consecutivos de uma via férrea, deixa-se um espaço apenas suficiente para facultar a dilatação térmica dos trilhos até a temperatura de 50 oC. O coeficiente de dilatação linear dos trilhos é 1,0 . 10-5 / oC. Cada trilho mede 20 m de comprimento. Qual o espaço entre dois trilhos consecutivos, na temperatura de 20 oC?
e = L*a*(T1 - T2)
e = 20*10^(-5)*(50 - 20)
e = 600*10^(-5) m
e = 6*10^(-3) m
e = 6 mm
2.Uma barra tem 100,0 cm de comprimento, a 0°c; quando aquecida, a razão entre o acréscimo de seu comprimento e o comprimento inicial varia com a temperatura de acordo com o gráfico a seguir. Quando a temperatura atingir 1500°c, qual será o comprimento da barra?
∆L = L0 α ∆θ 
∆L/L0 = α ∆θ
0,24 = α 2,0 · 10³
α = 0,12 · 10 -³ °C
Portanto:∆L = L0 α ∆θ
∆L = 100,0 · 0,12 · 10-³· 1 500 (cm)
∆L = 18 cm
Como: L = L0 + ∆L,
então: L = 100,0 + 18 L = 118cm
3.O coeficiente de dilatação linear de certo material é 3,6 .10-6 oC-1. Utilizando como unidade de temperatura o 0F (grau Fahrenheit), então o valor do coeficiente de dilatação linear desse material será:
Primeiramente para resolver devemos ter em mente a relação matemática entre as escalas Celsius e Fahrenheit: 
C ÷ 5 = F ÷ 9
Se queremos a variação (Δ), a fórmula ficará:
ΔC ÷ 5 = ΔF ÷ 9
Por fim, teremos:
ΔC = . ΔF
Então o que deve ser feito é apenas multiplicar o coeficiente de dilatação linear α por 5 ÷ 9 ( Lembrando que a questão quer o valor do coeficiente de dilatação final em Fahrenheit).
α (Fahrenheit) = . 3,6 . 10⁻⁶ ºF⁻¹ 
α = 2 . 10⁻⁶ º F⁻¹
Outra opção de resolução seria: 
3,6.10⁻⁶ ÷ 1° C = 3,6.10⁻⁶ ÷ 1,8 °F = 2.10⁻⁶ ºF⁻¹
4. A figura mostra uma pequena esfera em repouso sobre a barra horizontal, sustentada por dois fios metálicos de materiais diferentes 1 e 2, de comprimentos desiguais L1 e L2, a 0 ºC
Sendo α1 e α2 os respectivos coeficientes de dilatação lineares dos fios (1) e (2), qual das relações a seguir representa a condição para que a bola continue equilibrada sobre a barra, ao variar a temperatura?
a) α1 = α2
b) α1L1 = α2L2
c) α1L2 = α2L1
d) L1L2 = α1α2
e) L2 = L1α1α2
Para que a bola permaneça equilibrada:
∆L1 = ∆L2
L1.α1.∆T1 = L2.α2. ∆T2 (∆T1 = ∆T2) -->Os fios estão expostos a mesma variação de T
L1.α1 = L2.α2 --> Item B
5. UFRN) João precisa abrir um recipiente de conserva cuja tampa esta emperrada. O recipiente é de vidro comum, e a tampa é de alumínio. Para facilitar a abertura, sugeriu-se que ele colocasse a tampa próximo da chapa do fogão por alguns segundos e, imediatamente após afastar o recipiente da chama, tentasse abri-lo. O procedimento sugerido vai favorecer a separação entre a tampa e o recipiente, facilitando a tarefa de destampá-lo, porque:
a)    O coeficiente de dilatação térmica do vidro é maior que o do alumínio.
b)    O coeficiente de dilatação térmica do alumínio é maior que o do vidro.
c)    O calor da chama diminui a pressão interna do líquido da conserva.
d)    O calor da chama diminui o volume do recipiente.
Resposta: Letra b
O coeficiente de dilatação térmica do alumínio é maior que o do vidro.
6. (UF-BA)Duas lâminas, uma de aço e outra de bronze, tem comprimento de 20cm a uma temperatura de 15°C. Sabendo que os coeficientes de dilatação valem, respectivamente , 12.10^-6 e 18.10^-6, calcule a diferença de comprimento, quando as lâminas atingirem uma temperatura de -5°C
Gabarito:0,024mm
Dilatação do aço: L=Lo(1+β.∆θ) --> L=20[1+12.10^-6.(-20)] -->
L aço=20(1-240.10^-6)=20-240.10^-6
Dilatação do bronze: L=20[1+18.10^-6.(-20)] --> L=20(1-360.10^-6) -->
L bronze=20-7200.10^-6, queremos a diferença: Laço-Lbronze=
20-4800.10^-6-(20-7200.10^-6)=2400.10^-6, como 2400=2,4.10³ -->
L aço-L bronze=2,4.10³.10^-6=2,4.10^-3 cm, como queremos em mm, basta multiplicarmos por 10, assim -->
2,4.10^-3.10=2,4.10^-2 = 0,024mm //
8. Uma taça de alumínio de 120 cm3 contém 119 cm3 de glicerina a 21 oC. Considere que o coeficiente de dilatação linear do alumínio como sendo de 2,3 × 10-5 K-1 e o coeficiente de dilatação volumétrico da glicerina de 5,1 × 10-4 K-1. Se a temperatura do sistema taça-glicerina for aumentada para 39 oC, a glicerina transbordará ou não? Em caso afirmativo, determine o volume transbordado; em caso negativo, determine o volume de glicerina que ainda caberia no interior da taça.
Para o recipiente (R)
∆V = γ vo ∆θ y=3a
∆VR = (3 x 2,3 x 10–5) . 120 . 18
∆VR = 0,14904
∆VR ≅ 0,15
Assim: VFR = Vo + ∆V, em que: 
VFR = volume final do VFR= 120 + 0,15
VFR= 120,15 cm3
Diferença: VFR– VF
G = 120,15 – 120,09 = 0,06 cm3
A glicerina não transbordará e ainda caberá mais 0,06 cm3
.
Para glicerina (G)
∆V = γ vo ∆θ
∆VG = 5,1 x 10–4 . 119 . 18
∆VG = 1,09242
∆VG ≅ 1,09
Assim: VF
G = Vo + ∆V, em que: VF
G = volume final da
VFG = 119 + 1,09
VFG = 120,09 cm