Lista UA 2_Dilatação Térmica e Absorção e Transcal

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Lista de exercícios (UA 02): Dilatação Térmica, Absorção e Transferência de Calor 
 Profª. Dra. Maria Elenice dos Santos 
 
 (QUESTÃO 01) Um aumento de temperatura faz com que aumente a vibração e o distanciamento entre os 
átomos que constituem um corpo sólido. Em consequência disso, ocorre um aumento nas suas dimensões. 
Dependendo da dilatação mais significativa em uma determinada dimensão (comprimento, largura e 
profundidade), a dilatação dos sólidos é classificada em: linear, superficial e volumétrica. 
 A dilatação linear leva em consideração a dilatação sofrida por um corpo apenas em uma das 
suas dimensões. É o que acontece, por exemplo, com um fio, em que o seu comprimento é mais 
relevante do que a sua espessura. Para calcular a dilatação linear utiliza-se a seguinte relação: 
 
TLL  ..0  
 
 A dilatação superficial leva em consideração a dilatação sofrida por uma determinada 
superfície. É o que acontece, por exemplo, com uma chapa de metal delgada. Para calcular a 
dilatação superficial utiliza-se a seguinte equação: 
 
TAA  ..0  
 
 A dilatação volumétrica resulta do aumento no volume de um corpo, o que acontece, por 
exemplo, com uma barra de ouro. Para calcular a dilatação volumétrica utiliza-se a seguinte 
equação: 
TVV  ..0  
 
 Complete a seguinte afirmação: as tiras bimetálicas usadas como termostatos em aparelhos 
eletrodomésticos são feitas de metais com diferentes: 
a) Coeficientes de dilatação térmica. 
b) Calores específicos. 
c) Comprimentos. 
d) Volumes. 
e) Massas. 
 
Resposta: Letra A 
 
Resolução: No dia-dia, os materiais apresentam valores característicos de coeficientes de dilatação 
térmica, o que os faz expandirem-se ou contraírem-se de forma diferente quando expostos a uma mesma 
temperatura. Este fato nos leva a crer que a interação da matéria com o calor absorvido ou liberado 
ocorrerá de forma diferente dependendo das espécies que compõem tal material. 
 Um exemplo clássico seria analisar o comportamento de um objeto composto de dois materiais 
diferentes. Quando exposto à mesma temperatura, o comportamento, o ponto de vista da termodinâmica, de 
ambos os materiais será diferentes, haja vista o fato de que cada material possui suas próprias 
carcaterísticas. Assim, uma tira bimetálica é constituída de materiais diferentes e com coeficientes de 
dilatação térmica diferentes, conforme ilustra a figura. 
 
 
(QUESTÃO 02) Dilatação Superficial é o aumento da área de um corpo que compreende duas 
dimensões: comprimento e largura. Esse processo decorre da exposição do corpo ao calor, fazendo 
com que os átomos se agitem e aumentem a distância entre eles, ou seja, se dilatem. 
 Uma placa quadrada feita de chumbo possui um furo de formato elíptico de eixos a e b, 
como ilustra a figura. Qual das afirmações abaixo descreve o que acontece com a placa quando a 
temperatura aumenta 200ºC? 
 
a) O tamanho da placa aumenta; a e b diminuem. 
b) O tamanho da placa não muda; a e b aumentam. 
c) O tamanho da placa aumenta; a e b aumentam. 
d) O tamanho da placa não muda; a e b diminuem. 
e) O tamanho da placa aumenta; a aumenta e b diminui. 
 
Resposta: Letra C 
 
Resolução: A dilatação superficial dos materiais é aquela em que o fenômeno da dilatação (ou contração) 
ocorre dependente de duas dimensões, conforme ilustra a figura no problema. No caso em que existem 
fendas no objeto de estudo, cabe analisar cuidadosamente o que ocorre com a superfície, de modo geral, 
quando esta tem sua temperatura elevada ou reduzida. 
 Com base nas dimensões “a” e “b” mostradas na figura, ao elevar a temperatura do referido 
objeto, teremos um aumento da placa, o que é de se esperar, uma vez que a energia cinética das espécies 
que compõem o material aumenta, além do fato de que as dimensões “a” e “b” também aumentam, pelo 
mesmo motivo já citado, ou seja, de que as espécies que compõem o material têm sua energia cinética 
aumentada. 
 
(QUESTÃO 03) Quando uma substância é aquecida ela recebe energia de forma que suas moléculas ficam 
agitadas, passando a ocupar um maior volume, ou seja, sofrendo dilatação. O oposto ocorre quando uma 
substância é resfriada, pois ela perde energia e suas moléculas tendem a ficar bem próximas umas das outras, 
causando uma contração no volume. Isso faz com que, normalmente, a matéria no estado sólido ocupe menos 
volume do que quando está no estado líquido. 
 Ao contrário do que acontece com a maioria das substâncias, a água possui um comportamento 
anômalo. Quando é aquecida, entre os intervalos de 0 e 4º C, ela sofre contração e depois começa a dilatar-
se, ou seja, quando a água está em seu estado sólido, ela tem volume maior do que no estado líquido nesse 
intervalo de temperatura. 
 Em uma noite muito fria de inverno, os canos de água de uma casa arrebentaram. O que causou este 
desastre? 
a) A contração térmica do metal dos canos é maior que a da água. 
b) A superfície externa dos canos sofreu uma contração maior que a superfície interna porque a 
temperatura do lado de fora da casa era menor que do lado de dentro. 
c) Ao congelar, a água aumentou de volume e o cano não resistiu ao aumento da pressão. 
d) A resistência mecânica do cano diminuiu por causa do frio até que o cano não resistiu ao 
peso da água. 
e) Ao congelar, a água reagiu quimicamente com o metal do cano, fragilizando-o. 
 
Resposta: Letra C 
 
Resolução: A água, entre as temperaturas de 0ºC e 4ºC possui um comportamento anômalo. Como é de se 
esperar, qualquer substância, ao ser aquecida, sofrerá uma expansão. No caso da água, na referida 
temperatura, sofrerá uma contração. Devido a esse fenômeno, quando no estado sólido, a água apresentará 
maior volume que quando se apresentar no estado líquido, o que não é comum nem esperado. 
 Com base no discutido acima, em uma noite muito fria de inverno, os canos de água arrebentaram 
pelo fato de que, ao congelar, a água aumentou de volume e, consequentemente aumentou a pressão nos 
canos, estourando-os. 
 
(QUESTÃO 04) O calor específico é a quantidade de calor que deve ser fornecida para que 1,0 g de 
substância tenha a sua temperatura elevada em 1,0°C. Cada substância possui um determinado valor de calor 
específico, que é geralmente expresso em unidades cal/g.°C. 
 Quanto maior for o calor específico de uma substância, maior será a quantidade de calor que deverá 
ser fornecida ou retirada dela para que ocorram variações de temperatura. A água, quando comparada com 
várias outras substâncias, possui o maior calor específico, que corresponde a 1,0 cal/g.ºC 
https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/a-temperatura-suas-escalas.htm
 A capacidade térmica de um corpo (C) corresponde à razão entre a quantidade de calor recebida e a 
variação de temperatura sofrida pelo corpo. Essa grandeza mostra o comportamento dos corpos diante do 
recebimento de calor. O calor específico de um material é definido como a razão entre a capacidade térmica 
de um corpo por sua massa, dado pela equação: 
 
m
C
c 
 
Onde c constitui o calor específico de um material, C a sua capacidade térmica e m a sua massa. 
Qual das definições abaixo é a definição correta do calor específico de um objeto? 
a) Calor específico é a quantidade de energia por unidade de massa necessária para que a temperatura 
do objeto passe do ponto de fusão para o ponto de ebulição. 
b) Calor específico é a quantidade de energia por unidade de massa necessária para que a temperatura 
do objeto aumente de Cº. 
c) Calor específico é a temperatura do objeto dividida pela massa específica. 
d) Calor específico é a quantidade de energia necessária para que um grama do material passe do estado 
sólido para o estado líquido. 
e) Calor específico é a quantidade de energia necessária para que um grama do material passe do estado 
sólido para o estado gasoso. 
C
 
Resposta: Letra B 
 
Resolução: O calor específico é uma característica intrínseca de cadamaterial e está relacionado à 
resistência que tal material coloca quando é submetido a uma variação de temperatura. Tal valor de calor 
específico é definido com base na capacidade térmica de cada material, dado por: 
m
C
c , e também pode se 
relacionar com a variação de temperatura, como citado, a partir da relação: TcmQ  .. . 
 Por definição, o calor específico trata-se da quantidade de energia por unidade de massa necessária 
para que a temperatura do objeto aumente de ºC. 
 
(QUESTÃO 05) A capacidade térmica determina a quantidade de calor que um corpo precisa receber para 
alterar sua temperatura em uma unidade. Cada corpo comporta-se de forma diferente ao receber uma 
determinada quantidade de calor e um exemplo em que se pode perceber isso facilmente ocorre na praia. A 
areia e a água do mar estão submetidas à mesma fonte de calor, o Sol, mas a areia fica muito mais quente do 
que a água. Isso ocorre porque a areia e a água possuem capacidades térmicas diferentes. Sendo assim, a 
capacidade térmica é uma grandeza que depende da quantidade de calor recebida e da variação 
de temperatura sofrida por um corpo. 
https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/capacidade-termica.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/relacao-entre-energia-termica-calor.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/temperatura-calor.htm
 A capacidade térmica pode ser definida como: “A capacidade térmica (C) é a razão entre a 
quantidade de calor (Q) recebida por um corpo e a variação de temperatura (ΔT) sofrida por ele.” 
Matematicamente, essa relação é dada por: 
 
T
Q
C

 
 
 A unidade de medida da capacidade térmica no Sistema Internacional de Unidades (SI) é de calorias 
por graus Celsius (cal/ºC). 
O que é indicado pela capacidade térmica de um objeto? 
a) A energia necessária para produzir uma variação de temperatura unitária no objeto. 
b) A energia total que um objeto é capaz de armazenar. 
c) A energia potencial térmica do objeto. 
d) A capacidade do objeto de realizar trabalho. 
e) A energia necessária para levar o objeto ao ponto de fusão. 
 
Resposta: Letra A 
 
Resolução: A capacidade térmica, assim como o calor específico, é uma característica intrínseca de cada 
material e está relacionado à quantidade de energia recebida por um corpo por unidade de temperatura, a 
que o material está submetido, dado pela equação: 
T
Q
C

 . 
Assim, define-se a capacidade térmica como a energia necessária para produzir uma variação de 
temperatura unitária no objeto.