ATIVIDADE 02

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Engenharias/ Física III 
Expansão Térmica de Sólidos e Líquidos 
 
Sempre que necessário use: 
Αcobre = 17 x 10
-6
 
o
C
-1; αlatão = 19 x 10
-6 o
C
-1; αaço = 11 x 10
-6 o
C
-1; αpyrex = 3 x 10
-6 o
C
-1
; 
αchumbo = 29 x 10
-6 o
C
-1; αAl = 24 x 10
-6 o
C
-1; αHg = 60 x 10
-6 o
C
-1 
 
1) (Cap.20, Ex. 20, pág 723, Tipler 5
a
 ed) Uma régua de aço tem 30 cm de comprimento a 20 
o
C. 
Qual o seu comprimento a 100 
o
C? 
 
2) (Cap.19, Ex. 10E, pág 161, Halliday 6
a
 ed) Um mastro de bandeira de alumínio tem 33 m de 
altura. De quanto o seu comprimento aumenta quando a temperatura aumenta de 15 
o
C? 
 
3) (Cap.19, Ex. 11E, pág 161, Halliday 6
a
 ed) O espelho de vidro Pyrex no telescópio do 
Observatório de Monte Palomar possui diâmetro de 200 in. A temperatura varia de – 10 oC a 50 oC 
no Monte Palomar. Em micrômetros, qual a variação máxima no diâmetro do espelho, supondo que 
o vidro possa se expandir ou contrair livremente? 
 
4) (Cap.19, Ex. 12E, pág 161, Halliday 6
a
 ed) Uma haste de liga de alumínio possui comprimento de 
10 cm a 20 
o
C e um comprimento de 10,015 cm no ponto de ebulição da água. a) qual a variação do 
comprimento da haste no ponto congelamento da água em relação a seu ponto de ebulição? b) qual a 
temperatura se o comprimento da haste for de 10,009 cm? 
 
5) (Cap.19, Ex. 13E, pág 161, Halliday 6
a
 ed) Um furo circular em uma placa de alumínio possui 
2,725 cm de diâmetro a 0 
o
C. Qual o seu diâmetro quando a temperatura da placa é elevada para 
100 
o
C? 
 
6) (Cap.19, Ex. 14E, pág 161, Halliday 6
a
 ed) Qual o volume de uma bola de chumbo a 30 
o
C se o 
volume da bola a 60 
o
C for igual a 50 cm
3
? 
 
7) (Cap.19, Ex. 15E, pág 161, Halliday 6
a
 ed) Encontre a variação no volume de uma esfera de 
alumínio com um raio inicial de 10 cm quando a esfera é aquecida de 0 
o
C para 100 
o
C? 
 
8) (Cap.19, Ex. 17E, pág 161, Halliday 6
a
 ed) Uma xícara de alumínio com capacidade de 100 cm
3
 é 
completamente cheia com glicerina a 22 
o
C. Quanto de glicerina, caso isto aconteça, transbordará 
para fora da xícara se a temperatura tanto da xícara quanto da glicerina for aumentada para 28 
o
C? 
(O coeficiente de expansão volumétrica da glicerina é 5,1 x 10
-4
 
o
C
-1
. 
 
9) (Cap.19, Ex. 19P, pág 161, Halliday 6
a
 ed) Uma haste de aço possui 3 cm de diâmetro a 25 
o
C. 
Um anel de latão possui diâmetro interno de 2,992 cm a 25 
o
C. A que temperatura comum o anel 
deslizará sem folga na barra? 
 
10) (Cap.20, Ex. 22, pág 723, Tipler 5
a
 ed) A massa específica do alumínio é de 2,7 x 10
3
 kg/m
3
 a 
0
o
C. Qual a massa específica do alumínio a 200 
o
C? 
 
11) (Cap.20, Ex. 25, pág 724, Tipler 5
a
 ed) Um recipiente está cheio, até a borda, com 1,4 L de 
mercúrio a 20 
o
C. Quando a temperatura do recipiente e do mercúrio está a 60 
o
C, 7,5 ml de 
mercúrio transbordam. Determine o coeficiente de expansão linear do recipiente. 
 
12) (Cap.20, Ex. 26, pág 724, Tipler 5
a
 ed) Um orifício é aberto em uma chapa de alumínio, usando 
uma broca de aço cujo diâmetro a 20 
o
C é de 6,245 cm. Durante o processo de perfuração, a 
temperatura da broca e da chapa de alumínio se eleva para 168 
o
C. Qual o diâmetro do orifício 
aberto na chapa de alumínio quando ela atinge a temperatura ambiente? 
 
13) (Cap.20, Ex. 27, pág 724, Tipler 5
a
 ed) Uma equipe de recrutas deve colocar 1 km de trilho para 
a extensão de uma estrada de ferro. Quando eles terminaram o trabalho, a temperatura era de 20 
o
C, 
e eles foram à cidade para tomar alguns refrescos. Depois de uma ou duas horas, um veterano notou 
que a temperatura tinha subido para 25 
oC; então ele disse: “Espero que vocês tenham deixado 
algumas aberturas para permitir a expansão”. Pelo olhar dos recrutas, ele soube que a resposta era 
negativa. Assim, todos retornaram apressadamente ao local de trabalho. Os trilhos tinham empenado, 
formando um triângulo isósceles. Qual a altura do triângulo? 
 
14) (Cap.20, Ex. 28, pág 724, Tipler 5
a
 ed) Um carro tem seu tanque de aço de 60 L cheio de 
gasolina à temperatura de 10 
o
C. O coeficiente de expansão volumétrica da gasolina é  = 0,9 x 10-3 
K
-1
. Levando em conta a expansão do tanque de aço, que quantidade de gasolina transbordará do 
mesmo quando o carro estiver estacionando ao Sol e sua temperatura subir para 25 
o
C? 
 
16) (Cap.15, Ex. 15.3, pág 110, Sears 10
a
 ed) Um agrimensor usa uma fita de aço que possui um 
comprimento exatamente igual a 50 m a uma temperatura de 20 
o
C. Qual é o comprimento da fita em 
um dia de verão quando a temperatura é igual a 35 
o
C? 
 
17) (Cap.15, Ex. 15.4, pág 110, Sears 10
a
 ed) No exemplo anterior o agrimensor usa a fita para 
medir uma distância quando a temperatura é igual a 35 
o
C, o valor lido na fita é igual a 35,794 m. 
Qual é a distância real? 
 
18) (Cap.15, Ex. 15.14, pág 133, Sears 10
a
 ed) O avião supersônico Concorde possui um 
comprimento igual a 62,1 m quando está em repouso no solo em um dia típico a 15 
o
C. Ele é 
basicamente feito de alumínio. Quando ele está voando com uma velocidade igual ao dobro da 
velocidade do som, o atrito com o ar aquece a parte externa do concorde e produz uma dilatação de 
25 cm no comprimento do avião. (O compartimento dos passageiros está apoiado em rolamentos, e o 
avião se expande em torno dos passageiros.) Qual é a temperatura da parte externa do concorde 
durante o vôo? 
 
19) (Cap.15, Ex. 15.19, pág 134, Sears 10
a
 ed) Uma barra metálica possui comprimento igual a 
40,125 cm a 20 
o
C e 40,148 cm a 45 
o
C. Calcule seu coeficiente de dilatação linear médio para este 
intervalo de temperatura. 
 
20) (Cap.15, Ex. 15.20, pág 134, Sears 10
a
 ed) Um cilindro de cobre está inicialmente a 20 
o
C. Em 
que temperatura seu volume torna-se 0,150 % maior do que a 20 
o
C?