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Dois copos de vidro iguais, em equilíbrio térmico com a temperatura ambiente, foram guardados, um dentro do outro, conforme mostra a figura. Uma pessoa, ao tentar desencaixá-los, não obteve sucesso. Para separá-los, resolveu colocar em prática seus conhecimentos da física térmica. De acordo com a física térmica, o único procedimento capaz de separá-los é:
(A) mergulhar o copo B em água em equilíbrio térmico com cubos de gelo e encher o copo A com água à temperatura ambiente.
(B) colocar água quente (superior à temperatura ambiente) no copo A.
(C) mergulhar o copo B em água gelada (inferior à temperatura ambiente) e deixar o copo A sem líquido.
(D) encher o copo A com água quente (superior à temperatura ambiente) e mergulhar o copo B em água gelada (inferior à temperatura ambiente).
(E) encher o copo A com água gelada (inferior à temperatura ambiente) e mergulhar o copo B em água quente (superior à temperatura ambiente).

Portuguesando

há 9 meses

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5 pág.

16 Termometria e Dilatação

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há 9 meses

Para resolver a questão sobre a separação dos copos de vidro, precisamos entender o princípio da dilatação térmica e a diferença de temperatura entre os copos. Quando um copo está dentro do outro, a pressão entre eles pode ser aumentada devido à diferença de temperatura. Se um copo (A) for aquecido, ele se expandirá, enquanto o copo interno (B) pode se contrair se for resfriado. Isso pode ajudar a separá-los. Vamos analisar as alternativas: (A) Mergulhar o copo B em água em equilíbrio térmico com cubos de gelo e encher o copo A com água à temperatura ambiente. - Isso resfriaria o copo B, mas não ajudaria a expandir o copo A. (B) Colocar água quente (superior à temperatura ambiente) no copo A. - Isso aqueceria o copo A, mas não afetaria o copo B. (C) Mergulhar o copo B em água gelada (inferior à temperatura ambiente) e deixar o copo A sem líquido. - Isso resfriaria o copo B, mas não ajudaria a expandir o copo A. (D) Encher o copo A com água quente (superior à temperatura ambiente) e mergulhar o copo B em água gelada (inferior à temperatura ambiente). - Essa opção resfriaria o copo B e aqueceria o copo A, o que ajudaria a separá-los. (E) Encher o copo A com água gelada (inferior à temperatura ambiente) e mergulhar o copo B em água quente (superior à temperatura ambiente). - Isso resfriaria o copo A e aqueceria o copo B, mas não ajudaria a separá-los. A alternativa que melhor resolve o problema, utilizando os princípios da física térmica, é a: (D) encher o copo A com água quente (superior à temperatura ambiente) e mergulhar o copo B em água gelada (inferior à temperatura ambiente).

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O conjunto de valores numéricos que uma dada temperatura pode assumir em um termômetro constitui uma escala termométrica. Atualmente, a escala Celsius é a mais utilizada; nela, adotou-se os valores 0 para o ponto de fusão do gelo e 100 para o ponto de ebulição da água. Existem alguns países que usam a escala Fahrenheit, a qual adota 32 e 212 para os respectivos pontos de gelo e de vapor.
Certo dia, um jornal europeu informou que, na cidade de Porto Seguro, o serviço de meteorologia anunciou, entre a temperatura máxima e a mínima, uma variação igual a 36 °F. Esta variação de temperatura expressa na escala Celsius é:
a) 10 °C
b) 12 °C
c) 15 °C
d) 18 °C
e) 20 °C

Um termoscópio é um dispositivo experimental, como o mostrado na figura, capaz de indicar a temperatura a partir da variação da altura da coluna de um líquido que existe dentro dele. Um aluno verificou que, quando a temperatura na qual o termoscópio estava submetido era de 10 oC, ele indicava uma altura de 5 mm. Percebeu ainda que, quando a altura havia aumentado para 25 mm, a temperatura era de 15 oC.
Quando a temperatura for de 20 oC, a altura da coluna de líquido, em mm, será de
a) 25.
b) 30.
c) 35.
d) 40.
e) 45.

Construiu-se um alarme de temperatura baseado em uma coluna de mercúrio e em um sensor de passagem, como sugere a figura a seguir. A altura do sensor óptico (par laser/detetor) em relação ao nível, H, pode ser regulada de modo que, à temperatura desejada, o mercúrio, subindo pela coluna, impeça a chegada de luz ao detetor, disparando o alarme. Calibrou-se o termômetro usando os pontos principais da água e um termômetro auxiliar, graduado na escala centígrada, de modo que a 0 °C a altura da coluna de mercúrio é igual a 8 cm, enquanto a 100 °C a altura é de 28 cm. A temperatura do ambiente monitorado não deve exceder 60 °C.
O sensor óptico (par laser/detetor) deve, portanto estar a uma altura de
a) H = 20 cm
b) H = 10 cm
c) H = 12 cm
d) H = 6 cm
e) H = 4 cm

No dia 1 de janeiro de 1997, Chicago amanheceu com temperatura de 5 °F. Essa temperatura, na escala Celsius corresponde a:
a) 8 °C
b) 2 °C
c) -5 °C
d) -10 °C
e) -15 °C

O pisca-pisca das lanternas dos automóveis é comandado por relés térmicos, conforme esquema da figura abaixo, de modo que se fechando o circuito com a chave A, a corrente aquece a lâmina bimetálica, provocando, no fim de certo tempo, a abertura do circuito pelo afastamento dos contatos em C. Observe os materiais disponíveis a seguir:
O par de metais componentes de uma lâmina que provoca maior afastamento dos contatos com o mesmo aumento de temperatura é
a) metal m = Fe; metal n = Zn.
b) metal m = Latão; metal n = Al.
c) metal m = Al; metal n = Cu.
d) metal m = Latão; metal n = Cu.

Quem viaja de carro ou de ônibus pode ver, ao longo das estradas, torres de transmissão de energia tais como as da figura.
Olhando mais atentamente, é possível notar que os cabos são colocados arqueados ou, como se diz popularmente, “fazendo barriga”. A razão dessa disposição é que
a) a densidade dos cabos tende a diminuir com o passar dos anos.
b) a condução da eletricidade em alta tensão é facilitada desse modo.
c) o metal usado na fabricação dos cabos é impossível de ser esticado.
d) os cabos, em dias mais frios, podem encolher sem derrubar as torres.
e) os ventos fortes não são capazes de fazer os cabos, assim dispostos, balançarem.

Para ilustrar a dilatação dos corpos, um grupo de estudantes apresenta, em uma feira de ciências, o instrumento esquematizado na figura acima. Nessa montagem, uma barra de alumínio com 30 cm de comprimento está apoiada sobre dois suportes, tendo uma extremidade presa ao ponto inferior do ponteiro indicador e a outra encostada num anteparo fixo. O ponteiro pode girar livremente em torno do ponto O, sendo que o comprimento de sua parte superior é 10 cm e, o da inferior, 2 cm.
Se a barra de alumínio, inicialmente à temperatura de 25 ºC, for aquecida a 225 ºC, o deslocamento da extremidade superior do ponteiro será, aproximadamente, de
a) 1 mm.
b) 3 mm.
c) 6 mm.
d) 12 mm.
e) 30 mm.

Um frasco de capacidade para 10 litros está completamente cheio de glicerina e encontra-se à temperatura de 10 °C. Aquecendo-se o frasco com a glicerina até atingir 90 °C, observa-se que 352 ml de glicerina transborda do frasco. Sabendo-se que o coeficiente de dilatação volumétrica da glicerina é 5,0 × 10-4 °C-1, o coeficiente de dilatação linear do frasco é, em °C-1
a) 6,0 × 10-5.
b) 2,0 × 10-5.
c) 4,4 × 10-4.
d) 1,5 × 10-4.

A água, substância fundamental para a vida no Planeta, apresenta uma grande quantidade de comportamentos anômalos. Suponha que um recipiente, feito com um determinado material hipotético, se encontre completamente cheio de água a 4°C.
De acordo com o gráfico e seus conhecimentos, é correto afirmar que:
a. Apenas a diminuição de temperatura fará com que a água transborde.
b. Tanto o aumento da temperatura quanto sua diminuição não provocarão o transbordamento da água.
c. Qualquer variação de temperatura fará com que a água transborde.
d. A água transbordará apenas para temperaturas negativas.
e. A água não transbordará com um aumento de temperatura, somente se o calor específico da substância for menor que o da água.

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No dia 1 de janeiro de 1997, Chicago amanheceu com temperatura de 5 °F. Essa temperatura, na escala Celsius corresponde a:a) 8 °Cb) 2 °Cc) -5 °Cd) -10 °Ce) -15 °C

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b) 2 °C
c) -5 °C
d) -10 °C
e) -15 °C