FÍSICA IIl-3 LISTA-2015

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Prof. Kelly C. Prazeres 
prazeres_kelly@uninove.br 
 
 
Terceira Lista de exercícios sugeridos – Engenharias/ Física III 
Expansão Térmica de Sólidos e Líquidos 
Fonte: Tipler, P.A.; Mosca, Gene. Física para cientistas e engenheiro, v.1: mecânica, oscilações e ondas, 
termodinâmica. Rio de Janeiro: LTC, 2006, 5 ed. 
Fica a recomendação a todos para que consultem o livro e aproveitem para estudar os exemplos 
propostos ao longo do capítulo. Estes exercícios constituem o mínimo necessário para o seu estudo. 
Sempre que necessário use: 
Αcobre = 17 x 10-6 oC-1; αlatão = 19 x 10-6 oC-1; αaço = 11 x 10-6 oC-1; αpyrex = 3 x 10-6 oC-1; 
αchumbo = 29 x 10-6 oC-1; αAl = 24 x 10-6 oC-1; αHg = 60 x 10-6 oC-1 
 
1) (Cap.20, Ex. 20, pág 723, Tipler 5a ed) Uma régua de aço tem 30 cm de comprimento a 20 oC. Qual 
o seu comprimento a 100 oC? (30,026 cm) 
 
2) (Cap.19, Ex. 10E, pág 161, Halliday 6a ed) Um mastro de bandeira de alumínio tem 33 m de altura. 
De quanto o seu comprimento aumenta quando a temperatura aumenta de 15 oC? (0,011 m) 
 
3) (Cap.19, Ex. 11E, pág 161, Halliday 6a 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? (0,09 µm) 
 
4) (Cap.19, Ex. 12E, pág 161, Halliday 6a ed) Uma haste de liga de alumínio possui comprimento de 10 
cm a 20 oC 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? (a) – 1,88 x 10-2 cm, b) 68 oC) 
 
 
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5) (Cap.19, Ex. 13E, pág 161, Halliday 6a ed) Um furo circular em uma placa de alumínio possui 2,725 
cm de diâmetro a 0 oC. Qual o seu diâmetro quando a temperatura da placa é elevada para 100 oC? 
(2,731 m) 
 
6) (Cap.19, Ex. 14E, pág 161, Halliday 6a ed) Qual o volume de uma bola de chumbo a 30 oC se o 
volume da bola a 60 oC for igual a 50 cm3? (49,87 cm3) 
 
7) (Cap.19, Ex. 15E, pág 161, Halliday 6a 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 oC para 100 oC? (30,15 cm) 
 
8) (Cap.19, Ex. 17E, pág 161, Halliday 6a ed) Uma xícara de alumínio com capacidade de 100 cm3 é 
completamente cheia com glicerina a 22 oC. Quanto de glicerina, caso isto aconteça, transbordará 
para fora da xícara se a temperatura tanto da xícara quanto da glicerina for aumentada para 28 oC? 
(O coeficiente de expansão volumétrica da glicerina é 5,1 x 10-4 oC-1. (0,26 cm3) 
 
9) (Cap.19, Ex. 19P, pág 161, Halliday 6a ed) Uma haste de aço possui 3 cm de diâmetro a 25 oC. Um 
anel de latão possui diâmetro interno de 2,992 cm a 25 oC. A que temperatura comum o anel 
deslizará sem folga na barra? (360 oC) 
 
10) (Cap.20, Ex. 22, pág 723, Tipler 5a ed) A massa específica do alumínio é de 2,7 x 103 kg/m3 a 0oC. 
Qual a massa específica do alumínio a 200 oC? (2,66 x 103 kg/m3) 
 
11) (Cap.20, Ex. 25, pág 724, Tipler 5a ed) Um recipiente está cheio, até a borda, com 1,4 L de 
mercúrio a 20 oC. Quando a temperatura do recipiente e do mercúrio está a 60 oC, 7,5 ml de 
mercúrio transbordam. Determine o coeficiente de expansão linear do recipiente. (15,4 x 10-6 oC-1) 
 
 
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12) (Cap.20, Ex. 26, pág 724, Tipler 5a ed) Um orifício é aberto em uma chapa de alumínio, usando 
uma broca de aço cujo diâmetro a 20 oC é de 6,245 cm. Durante o processo de perfuração, a 
temperatura da broca e da chapa de alumínio se eleva para 168 oC. Qual o diâmetro do orifício 
aberto na chapa de alumínio quando ela atinge a temperatura ambiente? (6,233 cm) 
 
13) (Cap.20, Ex. 27, pág 724, Tipler 5a 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 oC, 
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? (5,24 m) 
 
14) (Cap.20, Ex. 28, pág 724, Tipler 5a ed) Um carro tem seu tanque de aço de 60 L cheio de gasolina à 
temperatura de 10 oC. 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 oC? (0,78 l) 
 
16) (Cap.15, Ex. 15.3, pág 110, Sears 10a ed) Um agrimensor usa uma fita de aço que possui um 
comprimento exatamente igual a 50 m a uma temperatura de 20 oC. Qual é o comprimento da fita 
em um dia de verão quando a temperatura é igual a 35 oC? (50,008 m) 
 
17) (Cap.15, Ex. 15.4, pág 110, Sears 10a ed) No exemplo anterior o agrimensor usa a fita para medir 
uma distância quando a temperatura é igual a 35 oC, o valor lido na fita é igual a 35,794 m. Qual é a 
distância real? (35,79 m) 
 
18) (Cap.15, Ex. 15.14, pág 133, Sears 10a 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 oC. Ele é basicamente feito de 
alumínio. Quando ele está voando com uma velocidade igual ao dobro da velocidade do som, o atrito 
 
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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? (183 oC) 
 
19) (Cap.15, Ex. 15.19, pág 134, Sears 10a ed) Uma barra metálica possui comprimento igual a 40,125 
cm a 20 oC e 40,148 cm a 45 oC. Calcule seu coeficiente de dilatação linear médio para este intervalo 
de temperatura. 
 
20) (Cap.15, Ex. 15.20, pág 134, Sears 10a ed) Um cilindro de cobre está inicialmente a 20 oC. Em que 
temperatura seu volume torna-se 0,150 % maior do que a 20 oC? (49,41 oC)