Questões de Dilatação Térmica

Balões de ar quente sobem porque o ar em seu interior é aquecido por um queimador. Isso ocorre porque, ao ser aquecido, o ar dentro do balão:

1. Ase dilata e fica menos denso que o ar mais frio ao redor, tornando o balão mais leve (empuxo maior que o peso)
2. Bse contrai e fica mais denso que o ar externo
3. Cse transforma em outro gás mais leve
4. Dperde massa, sendo literalmente expelido do balão
5. Efica mais pesado, mas o queimador compensa o peso extra

Comparando a ordem de grandeza dos coeficientes de dilatação (para uma mesma variação de temperatura), a relação típica entre sólidos, líquidos e gases é:

1. Aos gases se dilatam muito mais que os líquidos, que se dilatam mais que os sólidos
2. Bos sólidos se dilatam muito mais que os líquidos e os gases
3. Csólidos, líquidos e gases se dilatam sempre na mesma proporção
4. Dos líquidos se dilatam mais que os gases, que se dilatam mais que os sólidos
5. Eos gases não se dilatam com a temperatura

A tabela abaixo mostra o coeficiente de dilatação linear aproximado de quatro materiais: Alumínio: 22×10⁻⁶ °C⁻¹ Cobre: 17×10⁻⁶ °C⁻¹ Aço: 12×10⁻⁶ °C⁻¹ Vidro comum: 9×10⁻⁶ °C⁻¹ Se barras desses quatro materiais, todas com o mesmo comprimento inicial, sofrerem a mesma variação de temperatura, qual delas se dilatará mais?

1. Aa barra de alumínio
2. Ba barra de cobre
3. Ca barra de aço
4. Da barra de vidro comum
5. Etodas se dilatarão igualmente, pois o comprimento inicial é o mesmo

Uma forma comum de facilitar a abertura de um pote de vidro com tampa metálica emperrada é passar água quente sobre a tampa por alguns segundos antes de tentar abri-la. Essa técnica funciona porque:

1. Ao metal da tampa tem um coeficiente de dilatação maior que o do vidro, então a tampa se dilata mais que o gargalo de vidro, ficando mais frouxa
2. Ba água quente lubrifica a rosca da tampa
3. Co vidro se dilata muito mais que o metal, apertando ainda mais a tampa
4. Da água quente amolece o metal da tampa
5. Eo calor faz a tampa encolher, soltando-se do pote

Uma placa metálica retangular tem área de 2 m² a 15°C. O coeficiente de dilatação superficial do material é β = 24×10⁻⁶ °C⁻¹. Qual será a variação de área (ΔA) da placa ao ser aquecida até 65°C?

1. A0,0024 m²
2. B0,024 m²
3. C0,00024 m²
4. D0,0012 m²
5. E0,048 m²

Para fabricar uma lâmina bimetálica bastante sensível, que se curve visivelmente mesmo para pequenas variações de temperatura, os dois metais escolhidos devem ter:

1. Acoeficientes de dilatação linear (α) o mais diferentes possível entre si
2. Bcoeficientes de dilatação linear (α) o mais parecidos possível entre si
3. Ca mesma cor
4. Do mesmo ponto de fusão
5. Edensidades iguais

Em um lago de água doce, durante o inverno, o gelo se forma primeiro na superfície da água, e não no fundo. Isso está relacionado ao fato de que:

1. Aa água tem densidade máxima a 4°C; abaixo dessa temperatura ela fica menos densa e permanece na superfície, onde acaba congelando primeiro
2. Ba superfície da água está sempre mais próxima do ar quente do verão
3. Co fundo do lago é naturalmente mais aquecido pelo núcleo da Terra
4. Do gelo é mais denso que a água líquida e por isso afunda imediatamente ao se formar
5. Ea água do fundo do lago evapora antes de congelar

Um copo de vidro comum, ao receber água fervente despejada de uma só vez, pode trincar ou até estourar. O principal motivo físico desse fenômeno é:

1. Aa face interna do vidro se aquece e se dilata muito mais rápido que a face externa, ainda fria, gerando tensões internas que podem rachar o vidro
2. Ba água fervente reage quimicamente com o vidro, corroendo-o
3. Co vidro se contrai instantaneamente ao contato com o calor
4. Da pressão do vapor de água dentro do copo aumenta até explodir o vidro
5. Eo vidro perde toda a sua rigidez ao ser aquecido, amolecendo

Um tanque de combustível de um carro contém 60 L de gasolina a 15°C, ocupando parte do volume do tanque (não está completamente cheio). O coeficiente de dilatação volumétrica da gasolina é aproximadamente γ=950×10⁻⁶°C⁻¹. Se o carro fica estacionado ao sol e a gasolina atinge 45°C, de quanto aumenta aproximadamente o volume da gasolina?

1. A1,71 L
2. B0,171 L
3. C17,1 L
4. D0,0171 L
5. E5,7 L

Um engenheiro precisa dimensionar a junta de dilatação de uma viga de aço de 50 m de comprimento, instalada a 10°C. Considerando que a estrutura pode atingir até 40°C nos dias mais quentes, e usando α_aço=12×10⁻⁶°C⁻¹, qual deve ser, no mínimo, a largura da junta de dilatação para acomodar a expansão da viga?

1. A1,8 cm
2. B0,18 cm
3. C18 cm
4. D0,6 cm
5. E3,6 cm

Em um lago profundo de clima temperado, após um período prolongado de frio intenso, a água se estratifica em camadas de temperatura diferentes, com uma camada de gelo na superfície. Qual alternativa descreve corretamente o perfil de temperatura da água, da superfície (logo abaixo do gelo) até o fundo do lago?

1. Atemperatura próxima de 0°C logo abaixo do gelo, aumentando gradualmente com a profundidade até atingir cerca de 4°C no fundo, onde a água está mais densa
2. Btemperatura de 4°C logo abaixo do gelo, diminuindo até 0°C no fundo
3. Ctemperatura constante de 0°C em toda a coluna de água, do topo ao fundo
4. Dtemperatura constante de 4°C em toda a coluna de água, do topo ao fundo
5. Etemperatura próxima de 0°C na superfície, diminuindo ainda mais (ficando negativa) em direção ao fundo

Uma barra composta é formada por dois segmentos soldados em série: um segmento de aço de 2 m (α=12×10⁻⁶°C⁻¹) e um segmento de alumínio de 3 m (α=22×10⁻⁶°C⁻¹), ambos inicialmente a 20°C. Ao aquecer o conjunto até 120°C, qual é a dilatação linear TOTAL da barra composta?

1. A9,0 mm
2. B4,5 mm
3. C5,0 mm
4. D2,4 mm
5. E6,6 mm