LISTA 02

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FIS700 Física Térmica e Ondulatória - Prof. Everaldo Arashiro 
http://everaldoarashiro.multiply.com/ 
Lista 02 
 
No fim da lista encontram-se as tabelas de coeficiente de dilatação 
linear, coeficiente de dilatação volumétrica de alguns líquidos, o 
calor específico e os calores latentes de algumas substâncias e as 
condutividades térmicas de alguns materiais. 
 
1) Um pedaço de folha de alumínio que enrola uma batata assada no 
forno pode, em geral, ser manuseado sem riscos alguns segundos 
depois que a batata é retirada do forno. Contudo, o mesmo não é 
verdade a respeito da batata. Dê duas razões para essa diferença. 
 
2) Assim que você sai do chuveiro, você sente frio. Quando você se 
enxuga, contudo, deixa de sentir frio, embora a temperatura externa não 
sofra nenhuma variação. Por quê? 
 
3) Um carpinteiro constrói a parede externa de uma casa usando uma 
camada de madeira com 3,0cm de espessura e uma camada de isopor 
com espessura de 2,2cm na superfície interna da parede. A madeira 
possui k = 0,080W/m.K e o isopor k = 0,010W/m.K. A temperatura da 
superfície interna da parede é igual a 19oC e a temperatura da superfície 
externa é igual a -10oC. 
a) Qual é a temperatura na superfície da junção entre a madeira e o 
isopor? 
b) Qual é a taxa de transferência de calor por metro quadrado através da 
parede? 
Resp.: a) -5,8oC b)11W/m2 
 
4) Converta as seguintes temperaturas em suas equivalentes nas 
escalas Celcius e Kelvin: (a) a Temperatura normal do corpo humano, 
98,6oF; (b) a temperatura do ar em um dia frio, -5,00oF. 
Resp.: a) 37,0oC e 310K b) -20,6oC e 253K 
 
5) A diferença de temeprtura entre o interior e a parte externa de um 
motor de automóvel é de 450oC. Expresse esta diferença de temperatura 
(a) na escala Fahrenheit e (b) na escala Kelvin. 
Resp.: a) 810oF e 450 K 
 
 
 
6) A ponte New River Gorge em Virginia do Oeste é uma ponte de aço, 
feita na forma de arco, com 518 m de comprimento. Quanto muda o 
comprimento total do leito da ponte entre os extremos de temperatura de 
-20,0oC e 35,0oC? O resultado indica o tamanho das juntas de expansão 
que devem ser construídas na estrutura. 
Resp.: 0,313m 
 
7) Um furo quadrado com 8,00 cm de lado é cortado em uma placa de 
cobre. (a) Calcule a mudança na área desse furo se a temperatura da 
placa for aumentada de 50,0K. (b) Essa mudança representa um 
aumento ou uma diminuição na área incluída pelo furo? 
Resp.: a) 0,109cm2 
 
8) a) Explique por que um copo de vidro comum provavelmente se 
quebrará se você o encher parcialmente com água fervendo. 
b) Por que, enchendo-o completamente, há menor probabilidade de se 
quebrar o copo? 
c) Por que o copo não se quebrará se for de vidro pirex? 
 
9) a) Duas barras, A e B, de mesmo comprimento inicial, sofrem a 
mesma elevação de temperatura. As dilatações destas barras poderão 
ser diferentes? Explique 
b) Duas barras, A e B, de mesmo material, sofrem a mesma elevação de 
temperatura. As dilatações destas barras poderão ser diferentes? 
Explique 
 
10) A capacidade de um balão volumétrico (completamente cheio), 
usado nos laboratórios de Química, é de exatamente 100 ml à 
temperatura de 20oC (estes dados vêm indicados no balão). Estando 
este balão completamente cheio de água em um dia quente 
(temperatura ambiente de 30oC), o volume de água nele contido será 
maior, menor ou igual a 100 ml? 
 
11) Uma chapa de zinco, de forma retangular, tem 60 cm de 
comprimento e 40cm de largura à temperatura de 20oC. Supondo que a 
chapa foi aquecida até 120oC, calcule: 
a) A dilatação no comprimento da chapa. 
b) A dilatação na largura da chapa. 
c) Qual é o valor de seu coeficiente de dilatação superficial, ? 
d) Calcule o aumento na área da chapa usando o valor de . 
 
 
 
12) Um frasco de vidro, cujo volume é exatamente 2000 cm3 a 0oC, está 
completamente cheio de mercúrio a esta temperatura. Quando o 
conjunto é aquecido até 100oC, entornam 25,0 cm3 de mercúrio. 
a) Qual foi a dilatação real do mercúrio? 
b) Qual foi a dilatação do frasco? 
c) Qual o valor do coeficiente de dilatação linear do vidro de que é feito o 
frasco. 
 
13) A temperatura de um lingote de metal de 0,0500kg é elevada para 
200,0oC e então o lingote é colocado em um béquer isolado leve 
contendo 0,400kg de água inicialmente a 20,0oC. Se a temperatura final 
de equilíbrio do sistema combinado for 22,4oC, descubra o calor 
específico do metal. Resp.: 453J/kg.oC. 
 
14) Qual é o total de energia transferida para a água enquanto o lingote 
é resfriado? Resp.: 4,02x103J. 
 
15) Uma massa de 100 gramas de álcool etílico encontra-se sólida à 
temperatura de -115oC. Calcule a menor quantidade de calor que deve 
ser fornecida ao álcool sólido para transformá-lo totalmente em vapor 
 
16) Uma massa de 1,0kg de água, a 0oC, é convertida em gelo a 0oC. Se 
todo o calor liberado neste processo fosse convertido em energia 
cinética do bloco de gelo, qual a velocidade que ele iria adquirir? 
(1cal=4,18J) 
 
17) Uma pedra de enxofre, de massa igual a 200 gramas, encontra-se à 
temperatura de 119oC. 
a) Se fornecermos 650 cal de calor a esta pedra, qual será a massa de 
enxofre que se fundirá? 
b) Se tivéssemos fornecido 3000cal a esta pedra, a temperatura final do 
enxofre seria maior ou igual a 119oC? 
 
18) Uma janela cuja área é de 2,0m2 é envidraçada com vidro de 
espessura de 4,0mm. A janela está na parede de uma casa e a 
temperatura externa é de 10oC. A temperatura no interior da casa é 
25oC. a) Qual é a taxa de transferência de energia? b) Quanta energia é 
transferida através da janela pelo calor em 1,0h? 
Resp.: a) 6x103W b) 2x107J 
 
19) Uma caixa feita de material isolante tem área total da superfície de 
1,20m2 e espessura da parede de 4,0cm. Um aquecedor elétrico de 
10,0W dentro da caixa mantém a temperatura interna 15,0oC acima da 
temperatura externa. Encontre a condutividade térmica k do material 
isolante. 
Resp.: 2,22x10-2W/m.oC 
 
 
20) Uma barra de ouro 
está em contato 
térmico com uma barra 
de prata de mesmo 
comprimento e área 
(figura ao lado). Uma 
extremidade da barra 
composta é mantida a 
80,0oC e a 
extremidade oposta está a 30,0oC. Quando a transferência de energia 
atinge o estado estacionário, qual a temperatura na junção? 
Resp.: 51,2oC 
 
21) Um estudante tenta decidir o que vestir. Seu quarto está a 20oC. A 
temperatura de sua pele é de 35oC. A área de sua pele exposta é 1,50 
m2. A pele das pessoas de todas as raças fica escura no infravermelho, 
com emissividade de cerca de 0,900. Descubra a perda de energia 
resultante do seu corpo pela radiação em 10,0min. Resp.: 125W, 
7,48x104J 
 
22) Um certo nutricionista aconselha as pessoal que querem perder peso 
a beber água gelada. Sua teoria é a de que o corpo deve queimar 
gordura suficiente para aumentar a temperatura da água de 0,00oC para 
a temperatura do corpo de 37,0oC. Quantos litros de água gelada uma 
pessoa precisa beber para queimar 454 g de gordura, supondo que para 
queimar esta quantidade de gordura 3500 Cal devem ser transferidas 
para água? Por que não recomendável seguir o conselho do 
nutricionista? (A massa específica da água é 1,00g/cm3) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Coeficientes de dilatação linear Coeficientes de dilatação volumétrica 
Substâncias  (oC-1) Substâncias  (oC-1) 
Alumínio 23x10-6 Álcool etílico 0,75x10-3 
Cobre 17x10-6 Dissulfeto de carbono 1,2x10-3 
Invar 0,7x10-6 Glicerina 0,5x10-3 
Vidro (comum) 9,0x10-6 Mercúrio 0,18x10-3 
Zinco 25x10-6 Petróleo 0,9x10-3 
Vidro (Pirex) 3,2x10-6 
Tungstênio 4x10-6 
Chumbo 29x10-6 
Sílica 0,4x10-6 
Aço 11x10-6 
Diamante 0,9x10-6 
 
Pontos de fusão e calores de fusão (à pressão de 1atm) 
Substância Ponto de fusão (oC) Calor de fusão (cal/grama) 
Platina 1775 27 
Prata 961 21 
Chumbo 327 5,8 
Enxofre 119 13 
Água 0 80 
Mercúrio -39 2,8 
Álcool etílico -115 25 
Nitrogênio -210 6,1 
 
Pontos de ebulição e calores de vaporização (à pressão de 1atm) 
Substância Ponto de fusão (oC) Calorde fusão (cal/grama) 
Mercúrio 357 65 
Iodo 184 24 
Água 100 540 
Álcool Etílico 78 204 
Bromo 59 44 
Nitrogênio -196 48 
Hélio -269 6