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www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 81 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA DILATAÇÃO DE SÓLIDOS: Quando um sólido é aquecido, a agitação de suas partículas se torna mais intensa, o que acarreta um aumento da distância entre elas, e, consequentemente, as dimensões do sólido tornam-se maiores. A esse processo damos o nome de dilatação térmica. Analogamente, se o sólido for resfriado, suas dimensões se tornam menores pela diminuição do grau de agitação das partículas. Ocorre então a contração térmica. Ao ocorrer uma variação de temperatura, todas as dimensões de um corpo sólido se alteram, mas, por razões de ordem didática, costumamos classificar a dilatação térmica de um sólido em três tipos: linear, superficial e volumétrica. Quando um sólido tem o mesmo comportamento em todas as direções ele é classificado como isotrópico. Quando não for mencionado nada a esse respeito, consideraremos que o sólido será homogêneo e isotrópico. C O N V E N Ç Õ E S E U N I D A D E S L Comprimento m L Variação do comprimento m S Área (superfície) m 2 S Variação da superfície m 2 V Volume m 3 V Variação do volume m 3 Coeficiente de dilatação linear K -1 ( o C -1 ) Coeficiente de dilatação superficial K -1 ( o C -1 ) Coeficiente de dilatação volumétrica K -1 ( o C -1 ) www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 82 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA F O R M U L Á R I O X X0 coeficiente T Linear L L0 T Superficial S S0 T Volumétrica V V0 T X = Xo + X = Xo.(1 + coeficiente.T) LEMBRE - SE NA DILATAÇÃO PERCENTUAL X(%) = COEFICIENTE . T . 100% E A(%) = 2 . L(%) V(%) = 3 . L(%) www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 83 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA CASOS PARTICULARES: L Â M I N A B I M E T Á L I C A ( T E R M O P A R ) LÂMINA LÂMINA AQUECIDA RESFRIADA D I L A T A Ç Ã O d o V A Z I O ( 1 ) ( 2 ) A LÂMINA SE CURVA AO SOFRER VARIAÇÃO EM SUA TEMPERATURA O METAL DE MAIOR COEFICIENTE DE DILATAÇÃO CURVA-SE SOBRE O DE MENOR O METAL DE MENOR COEFICIENTE DE DILATAÇÃO CURVA-SE SOBRE O DE MAIOR A REGIÃO VAZADA TEM COMPORTAMENTO IGUAL AO QUE TERIA SE ESTIVESSE PREENCHIDO COM O MATERIAL QUE ESTÁ AO SEU REDOR www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 84 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA D I L A T A Ç Ã O d e L Í Q U I D O S Não é possível estudar um líquido sem recipiente e os recipientes também se dilatam. O comportamento dos líquidos ao serem aquecidos é observado quando estão contidos em recipientes sólidos. Como o coeficiente de dilatação térmica dos líquidos costuma ser bem maior que o dos sólidos, freqüentemente não se considera a dilatação do recipiente. Quando se considera a dilatação do recipiente, o volume extravasado constitui apenas a dilatação aparente do líquido. É necessário, então, somar a dilatação aparente à dilatação do frasco para, assim, determinar a dilatação real do líquido. VREAL = VRECIPIENTE + VAPARENTE C O M P O R T A M E N T O A N Ô M A L O d a Á G U A Ao aquecermos a água até os 4oC prevalece o segundo efeito (empacotamento) e, por essa razão, sua densidade aumenta. acima dos 4oC começa a prevalecer o efeito das oscilações (distanciamento), e por isso a densidade da água diminui. www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 85 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO AULA 131 – Exemplo 01 (FT)® Por muito tempo, até cerca de 40 anos atrás, o tratamento de cáries em nosso país foi precário e, muitas vezes, dentes praticamente saudáveis foram perdidos, arrancados por dentistas que optavam pela extração e não pela correção do dente. Uma das dificuldades do tratamento dentário passava pela complexidade do tecido dentário e a) a inexistência de uma broca feita de material suficientemente duro para conseguir perfurar o tecido do dente e fazer o tratamento. b) a inexistência, até o aparecimento de resinas modernas, de material que pudesse ter o mesmo comportamento do tecido do dente no que se refere ao contato com alimentos quentes ou frios. c) a falta de cadeiras adequadas para acomodar o paciente durante o tratamento. d) o preço abusivo de lâmpadas, espelhos e outros artefatos indispensáveis para a montagem de um consultório dentário. e) o desinteresse dos profissionais da área em aprender novas técnicas de tratamento e correção de cáries e outras doenças da boca. www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 86 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA AULA 131 – Exemplo 02 (FT)® Assistindo a uma reportagem sobre um atleta que sofreu uma lesão muscular durante uma partida e encontrava-se em tratamento para plena recuperação, um estudante percebeu que no primeiro atendimento, ainda em campo, o médico colocou gelo sobre a região que sofreu o impacto. Ao longo da reportagem o estudante percebe que no CT (Centro de Treinamento), no dia seguinte ao jogo, o atleta está recebendo a aplicação de bolsa térmica com água quente na região da lesão. A melhor justificativa para essa sequência de procedimentos – primeiro aplicação de gelo, depois aplicação de bolsa quente – percebida na reportagem é a) O gelo, por melhorar a circulação sanguínea, favorece a rápida recuperação do tecido lesionado, enquanto que o aquecimento retarda o envelhecimento celular. b) O gelo tem ação vasodilatadora, enquanto que o aquecimento ajuda na produção de radicais livres. c) A ação vasoconstritora do gelo diminui a formação de edema no local da pancada, enquanto que o aquecimento no dia seguinte aumenta a permeabilidade dos tecidos e facilita a absorção dos fluidos acumulados na região da lesão. d) Tanto o gelo quanto o aquecimento da região tem efeito vasodilatador o que melhora a circulação sanguínea e facilita a recuperação dos tecidos graças a melhor oxigenação da região. e) Tanto o gelo quanto o aquecimento são ineficientes no tratamento de lesões provocadas por choques mecânicos. Sua prática errada é herança de culturas desinformadas sobre o real funcionamento do corpo humano. www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 87 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA AULA 132 – Exemplo 01 (VUNESP-SP) A dilatação térmica dos sólidos é um fenômeno importante em diversas aplicações de engenharia, como construções de pontes, prédios e estradas de ferro. Considere o caso dos trilhos de trem serem de aço, cujo coeficiente de dilatação é α = 11 . 10-6 °C-1. Se a 10°C ocomprimento de um trilho é de 30m, de quanto aumentaria o seu comprimento se a temperatura aumentasse para 40°C? a) 11 . 10-4 m b) 33 . 10-4 m c) 99 . 10-4 m d) 132 . 10-4 m e) 165 . 10-4 m AULA 132 – Exemplo 02 (UFPE 2ª fase) O gráfico abaixo representa a variação, em milímetros, do comprimento de uma barra metálica, de tamanho inicial igual a 1,000 m, aquecida em um forno industrial. Qual é o valor do coeficiente de dilatação térmica linear do material de que é feita a barra, em unidades de 10 -6 oC -1? AULA 132 – Exemplo 03 (UESPI) Uma placa metálica plana tem uma dada área superficial à temperatura de 25oC. Sabe-se que tal placa tem coeficiente de dilatação linear = 2 x 10-5 oC-1. Para que temperatura final devemos aquecer a placa, a fim de que sua área aumente de 2%? a) 50 oC b) 100 oC c) 275 oC d) 525 oC e) 1025 oC L (mm) 15 0 500 T (oC) www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 88 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA AULA 132 – Exemplo 04 (MACKENZIE SP) Ao ser submetida a um aquecimento uniforme, uma haste metálica que se encontrava inicialmente a 0°C, sofre uma dilatação linear de 0,1% em relação ao seu comprimento inicial. Se considerássemos o aquecimento de um bloco constituído do mesmo material da haste, ao sofrer a mesma variação de temperatura a partir de 0°C, a dilatação volumétrica do bloco em relação ao seu volume inicial seria de: a) 0,33%. b) 0,3%. c) 0,1%. d) 0,033%. e) 0,01%. AULA 132 – Exemplo 05 ( ) Na figura, P é uma ponte que deve permanecer horizontal sob qualquer temperatura. A e B são pilares que sustentam a ponte apoiando-se num terreno em desnível. Pode-se afirmar que: a) é necessário que o pilar A seja feito de um material de coeficiente de dilatação maior que o do pilar B. b) é necessário que o pilar A seja feito de um material de coeficiente de dilatação igual ao do pilar B. c) é necessário que o pilar A seja feito de um material de coeficiente de dilatação menor que o do pilar B. d) não faz diferença a relação entre os coeficientes de dilatação dos materiais de A e de B, pois a ponte manterá seu nivelamento sempre. e) é impossível estabelecer a relação entre os coeficientes de dilatação dos materiais de A e de B, pois faltam dados quantitativos. www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 89 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA AULA 132 – Exemplo 06 (UFPI): Duas lâminas metálicas são coladas como indica a figura. O material da lâmina L1 tem coeficiente de dilatação maior do que o da lâmina L2. À temperatura ambiente as lâminas estão verticais. A temperatura é, então, elevada e em seguida diminuída até abaixo da temperatura ambiente. Durante o processo descrito, podemos afirmar que ambas as lâminas se encurvam, inicialmente, para: a) a direita e ali permanecem. b) a esquerda e ali permanecem. c) a esquerda e depois para a direita. d) a esquerda e depois retornam à vertical. e) a direita e depois para a esquerda. AULA 132 – Exemplo 07 (OBF 1ª fase) A figura ilustra uma peça de metal com um orifício de diâmetro d1 e um pino de diâmetro d2 ligeiramente maior que o orifício d1, quando à mesma temperatura. Para introduzir o pino no orifício pode-se: a) aquecer ambos: o orifício e o pino. b) aquecer o pino e resfriar o orifício. c) resfriar o pino. d) resfriar o orifício. e) resfriar ambos: o orifício e o pino. www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 90 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA AULA 132 – Exemplo 08 (UFRN) João precisa abrir um recipiente de conserva cuja tampa está 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. AULA 133 – Exemplo 01 (UEsB BA) Um tanque cheio de gasolina de um automóvel, quando exposto ao sol por algum tempo, derrama uma certa quantidade desse combustível. Desse fato, conclui-se que: a) só a gasolina se dilatou. b) a quantidade de gasolina derramada representa sua dilatação real. c) a quantidade de gasolina derramada representa sua dilatação aparente. d) o tanque dilatou mais que a gasolina. e) a dilatação aparente da gasolina é igual à dilatação do tanque. AULA 133 – Exemplo 02 ( ) Um recipiente de vidro com a capacidade de 3000 cm³, está completamente cheio com líquido, a 0°C. O conjunto é aquecido até 100°C e observa-se que 15 cm³ desse líquido extravasa do recipiente. Considerando-se o coeficiente de dilatação linear do vidro como sendo constante no referido intervalo térmico e igual a VIDRO = 4 x 10 -6 oC-1 , qual o coeficiente de dilatação real desse líquido? a) 4 x 10-6 oC-1 b) 8 x 10-6 oC-1 c) 12 x 10-6 oC-1 d) 50 x 10-6 oC-1 e) 62 x 10-6 oC-1 www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 91 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA AULA 133 – Exemplo 03 (UNIFESP SP): O tanque de expansão térmica é uma tecnologia recente que tem por objetivo proteger caldeiras de aquecimento de água. Quando a temperatura da caldeira se eleva, a água se expande e pode romper a caldeira. Para que isso não ocorra, a água passa para o tanque de expansão térmica através de uma válvula; o tanque dispõe de um diafragma elástico que permite a volta da água para a caldeira. Suponha que você queira proteger uma caldeira de volume 500 L, destinada a aquecer a água de 20oC a 80oC; que, entre essas temperaturas, pode-se adotar para o coeficiente volumétrica da água o valor médio de 4,4 x 10-4 oC-1 e considere desprezíveis a dilatação da caldeira e do tanque. Sabendo que o preço de um tanque de expansão térmica para essa finalidade é diretamente proporcional ao seu volume, assinale, das opções fornecidas, qual deve ser o volume do tanque que pode proporcionar a melhor relação custo-benefício. a) 4,0L b) 8,0L c) 12L d) 16L e) 20L AULA 134 – Exemplo 01 (FT)® Uma pessoa nota que ao colocar uma garrafa plástica completamente preenchida com água inicialmente a 20oC no congelador de seu refrigerador, antes mesmo de haver o congelamento da água, a garrafa se rompe. A melhor explicação para tal fato é que a) durante o resfriamento, garrafa e líquido se contraem só que a garrafa mais que o líquido. b) durante o resfriamento, garrafa e líquido se contraem só que a garrafa menos que o líquido. c) durante o resfriamento, garrafa e líquido se dilatam só que a garrafa menos que o líquido. d) durante o resfriamento, garrafa contrai seu volume enquanto o líquido se dilata. e) durante o resfriamento, garrafa dilata seu volume enquanto o líquidose contrai. www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 92 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA EHC 25. H21 (FMES): Um motorista de caminhão costuma passar sob um conjunto de fios de distribuição de energia elétrica, em dias frios, sem maiores problemas, porém com pequena folga. Num dia quente, ao passar por baixo dos fios, estes se prenderam na carroceria do caminhão. Isso ocorre principalmente porque: a) o caminhão passa mais rapidamente sob os fios. b) os pneus diminuíram de volume elevando a carroceria do caminhão. c) os postes de sustentação sofreram uma dilatação negativa. d) os fios aumentaram o comprimento por dilatação térmica, abaixando assim a altura. e) o terreno cedeu ao peso do caminhão. EHC 26. H21 ( ): Um edifício com estrutura de aço recebe sol pela manhã em uma de suas faces. Então: a) o edifício se inclina na direção do Sol. b) o edifício se inclina na direção oposta à do Sol. c) o edifício não se inclina, pois no projeto do mesmo foram levados em conta esses fatores e escolhido o aço para estrutura por não ocorrer dilatação no aço. d) o edifício não se inclina, pois os dois lados inclinam de modo que haja compensação. e) o edifício não se inclina, pois não sofre nenhum tipo de dilatação. www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 93 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA EHC 27. H06 (UFMG): Uma lâmina bimetálica é constituída de duas placas de materiais diferentes, M1 e M2, presas uma à outra. Essa lâmina pode ser utilizada como interruptor térmico para ligar ou desligar um circuito elétrico, como representado, esquematicamente, na figura I Quando a temperatura das placas aumenta, elas dilatam-se e a lâmina curva-se, fechando o circuito elétrico, como mostrado na figura II. Esta tabela mostra o coeficiente de dilatação linear de diferentes materiais: Considere que o material M1 é cobre e o outro, M2, deve ser escolhido entre os listados nessa tabela. Para que o circuito seja ligado com o menor aumento de temperatura, o material da lâmina M2 deve ser o: a) aço b) alumínio c) bronze d) níquel www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 94 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA EHC 28. H21 (UFPI): Duas lâminas metálicas são coladas como indica a figura. O material da lâmina L1 tem coeficiente de dilatação maior do que o da lâmina L2. À temperatura ambiente as lâminas estão verticais. A temperatura é, então, elevada e em seguida diminuída até abaixo da temperatura ambiente. Durante o processo descrito, podemos afirmar que ambas as lâminas se encurvam, inicialmente, para: a) a direita e ali permanecem. b) a esquerda e ali permanecem. c) a esquerda e depois para a direita. d) a esquerda e depois retornam à vertical. e) a direita e depois para a esquerda. EHC 29. H21 (PUC PR): O coeficiente de dilatação térmica do alumínio é, aproximadamente, o dobro do coeficiente de dilatação térmica do aço. A figura mostra duas peças onde um anel feito de um desses metais envolve um disco feito do outro metal. À temperatura do ambiente, os discos são presos aos anéis. Se as duas peças forem aquecidas uniformemente, é correto afirmar: a) apenas o disco de aço se soltará do anel de alumínio. b) apenas o disco de alumínio se soltará do anel de aço. c) os discos se soltarão dos respectivos anéis. d) os discos permanecerão presos sem soltar por maior que seja o aumento de temperatura. e) os metais entrarão em fusão antes de se soltarem. www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 95 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA EHC 30. H17 (FATEC SP): Deseja-se construir dois cilindros metálicos concêntricos, que devem trabalhar como um guia e um pistão, conforme mostra a figura abaixo. O conjunto deve trabalhar a uma temperatura pré-determinada. Dispõe-se dos materiais A e B, cujos comportamentos térmicos são mostrados no gráfico abaixo, onde, no eixo vertical, estão os diâmetros dos cilindros D e no eixo horizontal está a temperatura, . Os diâmetros dos cilindros, à temperatura inicial 0 são conhecidos. Analisando o gráfico do comportamento térmico, devemos dizer que: a) é possível construir o pistão do material A e o cilindro-guia do material B, independentemente da temperatura de trabalho. b) à temperatura 1 o cilindro-guia deverá ser feito do material A, e o pistão, do material B. c) à temperatura 2 o conjunto funciona perfeitamente, com o pistão deslizando suavemente pelo cilindro-guia. d) para temperaturas iguais a 3 o pistão deverá ser feito do material B. e) não existe temperatura na qual o conjunto funcione perfeitamente. www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 96 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA EHC 31. H21 (TI): Para compensar as variações no período de oscilação de relógios de pêndulos, os fabricantes possibilitam um mecanismo de deslocamento da massa pendular. Em caso de diminuição do período a massa deve ser deslocada para baixo e em caso de aumento do período a massa deverá ser deslocada para cima a fim de fazer a correção. Considere um relógio de pêndulo, feito de material de alto coeficiente de dilatação linear, calibrado à temperatura de 20 °C. Esse relógio irá: a) funcionar de forma precisa em qualquer temperatura. b) adiantar quando estiver em um ambiente cuja temperatura é de 40 °C. c) atrasar quando estiver em um ambiente cuja temperatura é de 40 °C. d) atrasar quando estiver em um ambiente cuja temperatura é de 0 °C. e) atrasar em qualquer temperatura. EHC 32. H18 (TI): Uma régua metálica é utilizada como instrumento de precisão. Em seu manual de instruções vem informando: aferida a 20oC. Supondo que esta régua seja utilizada em um ambiente que esteja a 0oC para determinar o valor do comprimento de uma barra, o comprimento lido: a) indicará o valor real do comprimento da barra a 0oC. b) indicará um valor menor que o comprimento da barra a 0oC. c) indicará um valor maior que o comprimento da barra a 0oC. d) pode tanto ser maior quanto ser menor que o comprimento real da barra. EHC 33. H18 (ITA SP): Numa aula prática sobre ebulição faz-se a seguinte experiência: leva-se até a fervura a água de um balão (não completamente cheio). Em seguida fecha- se o frasco e retira-se do fogo. Efetuando-se um resfriamento brusco do balão, a água volta a ferver. Isto se dá porque: www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 97 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA a) na ausência do ar, a água ferve com facilidade. b) a redução da pressão do vapor no frasco é mais rápida que a queda de temperatura do líquido. c) com o resfriamento, a água se contrai expulsando bolhas de ar que estavam no seio do líquido. d) com o resfriamento brusco, a água evapora violentamente. EHC 34. H21 (UESPI): Um lápis feito de um material A e uma régua feita de um material B encontram-se inicialmente à temperatura ambiente. Nestas condições, a leitura da régua indica que o lápis possui comprimento de 15cm. Quando oambiente torna-se ligeiramente mais quente, ambos os objetos sofrem dilatação térmica. Sabe-se que os coeficientes lineares de dilatação térmica dos materiais A e B valem, respectivamente, 2,3×10-5/oC e 2,9×10-5/oC. Pode-se afirmar que a leitura da régua para o comprimento do lápis nesta situação é: a) menor que 15cm. b) maior que 15cm. c) igual a 15cm. d) maior que 15cm, caso se leve em conta a dilatação térmica superficial da régua. e) maior que 15cm, caso se leve em conta a dilatação volumétrica do lápis. EHC 35. H18 (ITA SP): O vidro Pyrex apresenta maior resistência ao choque térmico do que o vidro comum porque: a) possui alto coeficiente de rigidez b) tem baixo coeficiente de dilatação térmica c) tem alto coeficiente de dilatação térmica d) tem alto calor específico e) é mais maleável que o vidro comum www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 98 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA EHC 36. H18 (FT)®: Numa aula prática de Física térmica, Tio Ivys, propõe a construção de um relê termostático. Para isso faz uso de duas lâminas metálicas firmemente ligadas com grampos (lâmina bimetálica), como mostra a figura a. Quando Tio Ivys aproxima um secador (aquecedor) de cabelos ligado da lâmina, sua temperatura muda e a combinação bimetálica curva-se em forma de arco, como mostra a figura b. Esse fenômeno serviu de base para a construção dos primeiros disjuntores elétricos. Sejam 1 e 2 os respectivos coeficientes de expansão linear das lâminas 1 e 2. Para que se produza o efeito mostrado na figura b, a condição é: FIGURA a FIGURA b a) 1 + 2 = 0 b) 1 +2 < 0 c) 1 - 2 = 0 d) 1 > e) 1 < 2 EHC 37. H21 (OPF SP): É muito comum acontecer de, quando copos iguais são empilhados, colocando-se um dentro do outro, dois deles ficarem emperrados, tornando- se difícil separá-los. Considerando o efeito da dilatação térmica, pode-se afirmar que é possível retirar um copo de dentro do outro se: a) os copos emperrados forem mergulhados em água bem quente. b) no copo interno for despejada água quente e o copo externo for mergulhado em água bem fria. c) os copos emperrados forem mergulhados em água bem fria. d) no copo interno for despejada água fria e o copo externo for mergulhado em água bem quente. www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 99 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA EHC 38. H18 (NOVO ENEM): Sob pressão normal (ao nível do mar), a água entra em ebulição à temperatura de 100 oC. Tendo por base essa informação, um garoto residente em uma cidade litorânea fez a seguinte experiência: Colocou uma caneca metálica contendo água no fogareiro do fogão de sua casa. Quando a água começou a ferver, encostou cuidadosamente a extremidade mais estreita de uma seringa de injeção, desprovida de agulha, na superfície do líquido e, erguendo o êmbolo da seringa, aspirou certa quantidade de água para seu interior, tapando-a em seguida. Verificando após alguns instantes que a água da seringa havia parado de ferver, ele ergueu o êmbolo da seringa, constatando, intrigado, que a água voltou a ferver após um pequeno deslocamento do êmbolo. Considerando o procedimento anterior, a água volta a ferver porque esse deslocamento a) permite a entrada de calor do ambiente externo para o interior da seringa. b) provoca, por atrito, um aquecimento da água contida na seringa. c) produz um aumento de volume que aumenta o ponto de ebulição da água. d) proporciona uma queda de pressão no interior da seringa que diminui o ponto de ebulição da água. e) possibilita uma diminuição da densidade da água que facilita sua ebulição. www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 100 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA EHC 39. H18 (NOVO 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 5oC, Para revender o líquido aos motoristas, instalou um mecanismo na bomba de combustível para aquecê-lo, para que atinja a temperatura de 35oC, sendo o litro de álcool revendido a R$ 1,60. Diariamente o posto compra 20 mil litros de álcool a 5oC e os revende. Com relação à situação hipotética descrita no texto e dado que o coeficiente de dilatação volumétrica do álcool é de 1 x 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 EHC 40. H21 (UNESP): Um fabricante, precisando substituir os parafusos de um forno, deparou-se com um problema. A estrutura do forno é feita de cobre e os parafusos disponíveis são de um outro metal. Sabendo que ao aquecer o forno, os furos nos quais se encontram os parafusos aumentam seu diâmetro, e ainda que o diâmetro dos parafusos também aumentam, o fabricante optou por parafusos feitos de materiais que não afrouxem nem forcem demais a estrutura do forno nos furos, conforme o forno vai se aquecendo. Conhecendo os coeficientes de dilatação médios, em oC-1, do cobre (17 x 10-6), do chumbo (29 x 10-6), do alumínio (23 x 10-6), do latão (19 x 10-6) e do aço (11 x 10-6), e desconsiderando a influência de outros efeitos sobre a decisão final, pode-se afirmar que: www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 101 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA a) os parafusos feitos de quaisquer desses materiais são igualmente eficientes para o propósito do fabricante. b) os melhores parafusos substitutivos são aqueles feitos de aço. c) são igualmente válidos apenas os parafusos de chumbo e de alumínio. d) pode-se utilizar tanto os parafusos de chumbo quanto os de aço. e) os parafusos mais indicados são aqueles feitos de latão. EHC 41. H21 (PUC SP): Nos países de inverno rigoroso, verifica-se o congelamento apenas da superfície dos lagos e rios. A água não se congela completamente porque: a) o máximo de densidade da água se verifica perto de 4 °C e o gelo, razoável isolante térmico, é menos denso que a água. b) o ar se esfria antes da água, congelando-se primeiro a superfície dos líquidos em contato com o referido ar e, daí, propagando-se o congelamento em profundidade. c) a água em movimento dificilmente se congela. d) a água se comporta como a maioria dos líquidos em relação às variações de temperatura. EHC 42. H21 (NOVO ENEM): O ciclo da água é fundamental para a preservação da vida no planeta. As condições climáticas da Terra permitem que a água sofra mudanças de fase e a compreensão dessas transformações é fundamental para se entender o ciclo hidrológico. Numa dessas mudanças, a água ou a umidade da terra absorve o calor do sol e dos arredores. Quando já foi absorvido calor suficiente, algumas das moléculas do líquido podem ter energia necessária para começar a subir para a atmosfera. Disponível em: http://www.keroagua.blogspot.com. Acessoem: 30 mar.2009 (adaptado). A transformação mencionada no texto é a a) fusão. b) liquefação. c) evaporação. d) solidificação. e) condensação. www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 102 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA EHC 43. H02 (MACK SP): No estudo dos materiais utilizados para a restauração de dentes, os cientistas pesquisam entre outras características o coeficiente de dilatação térmica. Se utilizarmos um material de coeficiente de dilatação térmica inadequado, poderemos provocar sérias lesões ao dente, como uma trinca ou até mesmo sua quebra. Neste caso, para que a restauração seja considerada ideal, o coeficiente de dilatação volumétrica do material de restauração deverá ser: a) igual ao coeficiente de dilatação volumétrica do dente. b) maior que o coeficiente de dilatação volumétrica do dente, se o paciente se alimenta predominantemente com alimentos muito frios. c) menor que o coeficiente de dilatação volumétrica do dente, se o paciente se alimenta predominantemente com alimentos muito frios. d) maior que o coeficiente de dilatação volumétrica do dente, se o paciente se alimenta predominantemente com alimentos muito quentes. e) menor que o coeficiente de dilatação volumétrica do dente, se o paciente se alimenta predominantemente com alimentos muito quentes. EHC 44. H17 (NOVO ENEM): De maneira geral, se a temperatura de um líquido comum aumenta, ele sofre dilatação. O mesmo não ocorre com a água, se ela estiver a uma temperatura próxima a de seu ponto de congelamento. O gráfico mostra como o volume específico (inverso da densidade) da água varia em função da temperatura, com uma aproximação na região entre 0 ºC e 10 ºC, ou seja, nas proximidades do ponto de congelamento da água. A partir do gráfico, é correio concluir que o volume ocupado por certa massa de água www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 103 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA a) diminui em menos de 3% ao se resfriar de 100 ºC a 0 ºC. b) aumenta em mais de 0,4% ao se resfriar de 4 ºC a 0 °C. c) diminui em menos de 0,04% ao se aquecer de 0 ºC a 4 ºC. d) aumenta em mais de 4% ao se aquecer de 4 ºC a 9 ºC. e) aumenta em menos de 3% ao se aquecer de 0 ºC a 100 ºC. EHC 45. H18 (NOVO ENEM): Além de ser capaz de gerar eletricidade, a energia solar é usada para muitas outras finalidades. A figura a seguir mostra o uso da energia solar para dessalinizar a água. Nela, um tanque contendo água salgada é coberto por um plástico transparente e tem a sua parte central abaixada pelo peso de uma pedra, sob a qual se coloca um recipiente (copo). A água evaporada se condensa no plástico e escorre até o ponto mais baixo, caindo dentro do copo. Nesse processo, a energia solar cedida à água salgada a) fica retida na água doce que cai no copo, tornando-a, assim, altamente energizada. b) fica armazenada na forma de energia potencial gravitacional contida na água doce. c) é usada para provocar a reação química que transforma a água salgada em água doce. d) é cedida ao ambiente externo através do plástico, onde ocorre a condensação do vapor. e) é reemitida como calor para fora do tanque, no processo de evaporação da água salgada. www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 104 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA EHC 46. H06 (ENEM PPL): O quadro seguinte foi extraído da seção de solução de problemas de um manual de fogão a gás. PROBLEMAS CAUSAS CORREÇÕES O forno não funciona (não liga) Botões de comendo não foram selecionados corretamente para o cozimento. Na instalação elétrica da residência o disjuntor está desligado ou falta energia elétrica. O registro do gás está fechado. Chama amarela/vermelha Verifique os botões e repita as operações indicadas no item “como usar”. Ligue o disjuntor ou chame um eletricista de sua confiança. Abra o registro. Verifique se o gás não está no fim. O forno solta fumaça. Forno sujo de gordura ou molho. Limpe o forno após cada utilização conforme item “limpeza e manutenção”. Há formação de umidade nos alimentos no interior do forno. Os alimentos são deixados muito tempo no interior do forno após o término do cozimento. Não deixe os alimentos no forno por mais de 15 minutos após a finalização do cozimento. Assa muito lento/ assa muito rápido. Os tempos de cozimento e a temperatura selecionada não estão corretos. Consulte o item tempo na Tabela de Tempos e Temperaturas. Verifique se o gás não está no fim. Queimador não permanece aceso. O sistema bloqueia gás não foi desativado corretamente. Após acender o queimador, permaneça com o botão de controle pressionado por 10 segundos até desativar o sistema bloqueia gás. Ao saborear um alimento preparado no fogão a gás, o consumidor observa que, embora devidamente assado, o alimento contém mais água que o esperado. Sabendo que a receita foi preparada de forma correta, então, de acordo com o fabricante do fogão, o problema é que o: a) gás estava no final, o que reduziu a temperatura da chama, deixando-a amarela. b) cozinheiro demorou muito para retirar o alimento do forno após o cozimento. c) botão de comando não foi selecionado corretamente para o cozimento. d) tempo de cozimento e a temperatura selecionada estavam incorretos. e) forno estava sujo de gordura ou molho, necessitando de limpeza. www.youtube.com/fisicatotal www.fisicatotal.com.br 105 DILATOMETRIA Dilatação de sólidos e líquidos EXTENSIVO MEDICINA EHC 47. H18 (ENEM PPL): O quadro oferece os coeficientes de dilatação linear de alguns metais e ligas metálicas: Para permitir a ocorrência do fato observado na tirinha, a partir do menor aquecimento do conjunto, o parafuso e a porca devem ser feitos, respectivamente, de: a) aço e níquel. b) alumínio e chumbo. c) platina e chumbo. d) ouro e latão. e) cobre e bronze. G A B A R I T O EXERCITANDO as HABILIDADES em CASA: 25 D 26 B 27 B 28 E 29 A 30 D 31 C 32 C 33 B 34 A 35 B 36 D 37 D 38 D 39 D 40 E 41 A 42 C 43 A 44 C 45 D 46 B 47 C
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