Aula de Revisão de Termometria

ESCOLA ESTADUAL DE ENSINO MÉDIO ILDEFONSO SIMÕES LOPES

Disciplina: Física – Professora: Letícia Netto – 2ª Série

Escalas Termométricas e Dilatação dos Sólidos

Exercícios de Revisão do II Trimestre

1.     Num hospital uma atendente de enfermagem verificou que, num dado intervalo de tempo, no seu turno de trabalho, a temperatura de uma paciente aumentou 3°C. Qual seria o valor dessa temperatura se o termômetro usado fosse graduado na escala absoluta Kelvin?

2.     Numa cidade na Europa, durante um ano, a temperatura mais baixa no inverno foi d 23°F e a mais alta no verão foi de 86°F. a varia cão da temperatura em graus Celsius, ocorrida nesse período, naquela cidade, foi:

(a)   28°C             (b) 35°C            (c) 40°C            (d)  50,4°C             (e) 63°C

3.     Uma dada massa de gás sofre uma transformação e sua temperatura absoluta varia de 300 K para 600 K. a variação de temperatura do gás, medida na escala Fahrenheit, vale:

(a)   180                (b) 300             (c) 540               (d) 636                   (e) 960

4.     Uma barra constituía por um metal cujo coeficiente de dilatação linear, é 2,5 x 10^-5°C^-1, tem a 0°C um comprimento de 2m. Ao ser aquecida até uma temperatura de 150°C, seu comprimento aumenta. Qual a dilatação linear da barra e seu comprimento a 150°C?

5.     Uma ponte de concreto tem um comprimento de 50m à noite, quando a temperatura é de 20°C. Seu coeficiente de dilatação térmica linear é de 10^-5°C^-1. Qual a variação do comprimento da ponte, em cm, que ocorre da noite até o meio-dia, quando a temperatura atinge 40°C?

6.     Um anel de cobre, a 25°C, tem um diâmetro interno de 5 cm. Qual é o diâmetro interno desse anel a 275°C, admitindo-se que o coeficiente de dilatação linear do cobre no intervalo de 0°C a 300°C é constante e igual a 1,60 x 10^-5°C^-1?

7.     U metal de coeficiente de dilatação linear igual a 2,5 x 10^-5°C^-1. Uma chapa retangular desse metal, de lados 45 cm e 30 cm, apresenta um furo circular, como é mostrado na figura com diâmetro de 20 cm.

A chapa encontra-se inicialmente a 25°C, sendo em seguida aquecida até a temperatura de 125°C. Adotando p = 3, responde:

a)     A área do furo aumenta, diminui ou não varia com o aquecimento? Justifica a tua resposta:

b)    Qual o diâmetro do furo a 125°C?

c)     Qual a variação da área do furo com o aquecimento?

d)    Qual a área final da chapa, excluída a área do furo?

8.      Uma chapa metálica possui um furo circular, ao qual se ajusta perfeitamente um pino, quando ambos se encontram a mesma temperatura inicial. O coeficiente de dilatação linear do material como o qual o pino foi constituído e maior que o respectivo coeficiente do material da chapa. Dentre os procedimentos seguintes, o que possibilitaria um encaixe com folga do pino no furo é:

(a)   O resfriamento do pino e da chapa até a mesma temperatura;

(b)   O aquecimento da chapa e do pino até a mesma temperatura;

(c)   O aquecimento do pino, mantendo-se a chapa na temperatura inicial.

(d)   O resfriamento da chapa e o aquecimento do pino.

(e)   O resfriamento da chapa, mantendo-se o pino na temperatura inicial.

9.     A 20°C um cubo metálico tem aresta que mede 20 cm. Quando colocado no interior de um forno, cuja temperatura é de 520°C, o cubo sofre dilatação e sua aresta passa a medir 20,12 cm. Determina:

a)     Os coeficiente de dilatação linear, superficial e volumétrica do metal que é feito o cubo:

b)    O aumento do volume do cubo:

a)     Um recipiente cilíndrico apresenta, a 25°C, altura de 20 cm e base de área 2,5 x 10² cm². Sabendo que o coeficiente de dilatação térmica linear do material que é feito o recipiente vale 2,10 x 10^-5°C^-1, determina a variação da capacidade volumétrica do recipiente, quando aquecido até 275°C:

10.   Uma porca está muito apertada no parafuso. O que tu deves fazer para afrouxá-la?

a)     É indiferente esfriar ou aquecer a porca.

b)    Esquentar a porca;

c)     É indiferente esfriar ou esquentar o parafuso;

d)    Esquentar o parafuso.

Respostas

1.     279K                                                                  7. a) aumenta porque o raio aumenta

2.     ∆t = 35°C (b)                                                          b) d = 20,05 cm   c) ∆S = 6,75 cm²      d) S = 1 041,18 cm²

3.     ∆t = 540°C (c)                                                     8. (a)

4.     ∆L = 0,0075 m e L = 2,0075                                 9. a) a = 1,2 x 10^-5°C^-1  b = 2,4 x 10^-5°C^-1  g = 3,6 x 10^-5°C^-1

5.     ∆L =1 cm                                                               b) ∆V = 144,8657 cm³

6.     d = 5,02 cm                                                           a) ∆V = 78,75 cm³               10. (b)

Aula de Revisão do MRUV

ESCOLA ESTADUAL DE ENSINO MÉDIO ILDEFONSO SIMÕES LOPES

Disciplina: Física – Professora: Letícia Netto – 1ª Série

Exercícios de Revisão do II Trimestre - MRUV

1.    Uma partícula realiza um movimento uniformemente variado e sua velocidade varia com o tempo segundo a tabela abaixo:

t (s)	0	1	2	3	4
v (m/s)	2	4	6	8	10

            Determina:

a)    A aceleração:

b)    A função horária da velocidade:

c)    A função horária do espaço:

2.    A função horária do espaço de um móvel é dada por s = 2 + 3t + 5t² (SI). Determina o espaço inicial, a velocidade inicial e função horária da velocidade:

3.    Um móvel realiza um MUV cuja a função horária das posições é s = 10 + 18t – 3t² (SI). Determina as velocidades do móvel nos instantes 0s, 1s, 2s, 3s, 4s e 5s.

4.    A função horária do movimento de uma partícula é dada por = 8 – 6t + t² (SI).

a)    Determina os instantes em que a partícula passa pela origem das posições:

b)    Em que instantes a velocidade da partícula se anula?

5.    Um carro A parte do repouso, com  aceleração constante a 4m/s². Neste instante um carro B passa por A com velocidade constante igual a 8m/s. Os carros descrevem trajetórias paralelas.

a)    Depois de quanto tempo o carro A alcança o carro B?

b)    Qual a distância que A percorre desde sua partida até alcançar B?

6.    Uma moto parte do repouso e acelera uniformemente com 5m/s². Depois de percorrer 90 m qual a velocidade adquirida?

7.    Uma bicicleta inicia a travessia de uma ponte, de extensão 120 m, com velocidade escalar 3 m/s e termina com 7 m/s. Considerando o movimento uniformemente variado, pede-se o intervalo de tempo que durou a travessia. Despreza as dimensões da bicicleta.

8.    Uma pedra é abandonada de uma certa altura do solo. Após 1 s de queda a velocidade da pedra em módulo, 9,8 m/s. Despreza a resistência do ar. Calcula a aceleração da pedra, nos casos:

a)    A trajetória é orientada para baixo:

b)    A trajetória é orientada para cima:

9.     Uma laranja é lançada verticalmente para cima, a partir do solo, com velocidade inicial de 10 m/s. Considera g = 10m/s² e despreza a resistência do ar. Calcula o tempo de subida, isto é, o intervalo de tempo que a laranja leva para atingir a altura máxima e, a seguir, calcula a altura máxima atingida.

10. Uma bolinha de borracha é abandonada de uma janela situada a 20 m do solo. Despreza a resistência do ar e considera g = 10 m/s². Determina o tempo de queda, isto é, o intervalo de tempo que a bolinha leva para atingir o solo. Calcula, a seguir, a velocidade com que ela atinge o solo.

Respostas

1.     a) a = 2m/s²  b) v = 2 + 2t   c) s = 2t + t² 

2.     s₀ = 2 m  v₀ = 3 m/s  v = 3 + 10t

3.     v₀ = 18 m/s  v₁ = 12 m/s  v₂ = 6 m/s  v₃ = 0 m/s  v₄ = -6 m/s  v₅ = -12 m/s

4.     a) t = 4s t = 2s

5.     t = 9,35 s

6.     v = 30 m/s

7.     t = 37,6 s

8.     a) a = 9,8 m/s²      b) a = -9,8 m/s²

9.     h = 5 m  t = 1s

10.   v = 20 m/s

Termômetros e Temperaturas

A temperatura é uma grandeza física usada para indicar se um corpo está “mais quente” ou mais “frio” do que outros tomados como referência.

Equilíbrio Térmico

Quando dois corpos são colocados em contato (isolados de influências externas), após um certo tempo eles atingem uma situação de equilíbrio térmico, na qual todos possuem a mesma temperatura.

Calibração de um termômetro na escala Celsius

1.       Introduz-se o termômetro em uma mistura de gelo e água em equilíbrio térmico (gelo fundente) à pressão de 1 atm. Aguarda-se que o termômetro entre em equilíbrio térmico com esta mistura e marca-se zero na altura atingida pela coluna líquida.  Portanto, estamos atribuindo à temperatura do gelo fundente o valor zero grau Celsius e escrevemos 0°C (esta atribuição é arbitrária).

2.       Introduz-se o termômetro em água em ebulição (à pressão de 1atm) e aguarda-se que o equilíbrio térmico seja alcançado. Marca-se 100°C na altura atingida pela coluna líquida. Portanto, estamos atribuindo arbitrariamente a temperatura de 100°C ao ponto de ebulição da água (sob pressão de 1 atm).

3.       Divide-se o intervalo de 0°C e 100°C em 100 partes iguais, estendendo-se a graduação acima de 100°C e abaixo de 0°C. o intervalo entre duas divisões sucessivas corresponde a uma variação de 1°C (não confundir com a temperatura de 1°C).

As temperaturas do gelo fundente e da água em ebulição, ambos sob pressão normal, são denominados pontos fixos da escala Celsius.

Escala Celsius

Para atribuir um número a cada temperatura, é necessário graduar um termômetro, isto é, precisamos estabelecer uma escala termométrica.

Atualmente por sugestão de cientistas reunidos em congressos internacionais, usa-se, em praticamente todo o mundo, a escala Celsius (anteriormente denominada escala centígrada).

Escala Kelvin ou escala absoluta

O limite inferior para a temperatura de um corpo é -273°C. Esta temperatura é denominada de zero absoluto e os cientistas já conseguiram valores muito próximos a ela, mas não foi possível atingi-la.

O grande físico inglês lorde Kelvin apresentou a proposta de estabelecer uma escala termométrica cujo intervalo de temperatura corresponde a duas divisões inteiras sucessivas fosse igual ao intervalo de 1°C, mas cujo zero fosse a temperatura zero absoluto. Esta escala é denominada escala Kelvin ou escala absoluta. As leituras dessa escala são designadas como 0K (zero kelvin), 1k (um kelvin), 2 kelvins (dois kelvins), etc.

K = C + 273

Escala Fahrenheit

Nos países de língua inglesa, onde o SI ainda não se encontra amplamente difundido, costuma-se usar, na medida das temperaturas, uma escala denominada escala Fahrenheit, em homenagem ao cientista que o propôs. Nesta escala temos:

·         Temperatura de gelo fundente: 32°F

·         Temperatura da água em ebulição: 212°F

C = F – 32

                                                                                     5       9

Exemplos

1.       A temperatura de ebulição do hélio líquido é de 4k. Qual é seu valor na escala Celsius?

2.       Qual a temperatura Celsius correspondente à temperatura de 14°F?

Energia Térmica

Quanto maior for a energia cinética média dos átomos (ou moléculas) que constituem um corpo, maior será a temperatura desse corpo.

A energia cinética total de agitação dos átomos e moléculas de um corpo costuma ser denominada energia térmica deste corpo. A energia total (sob todas as formas possíveis) existente no interior de um corpo é sua energia interna. A energia térmica é parte dessa energia interna.

Por exemplo: ao aumentarmos a temperatura de um gás, estaremos aumentando a energia interna, em virtude do aumento da energia térmica de seus átomos ou moléculas.