Del 2 Transport 2014
10.1 Hva mener grossistarbeiderne?
O intervalo de 0°C a 100°C e de 273K a 373K é
dividido em 100 partes iguais e cada uma das divisões corresponde a 1°C e 1K, respectiva- mente. Na escala Fahrenheit o intervalo de 32°F a 212°F é dividido em 180 partes.
Supondo que a grandeza termométrica seja a mesma, podemos relacionar as temperaturas assinaladas pelas escalas termométricas da seguinte forma:
1. Um médico americano é convidado a fazer um estágio num município amazonense. Na consulta de um paciente com suspeita de infecção, mede sua temperatura e obtêm 102,8ºF. Responda: a. Qual a temperatura medida pelo médico em
graus Celsius?
b. O médico tem motivo para se preocupar com o paciente?
c. Explique por que uma pessoa com febre sente frio.
Resolução a)
Tc= 39,3ºC
b) Sim, pois a temperatura do paciente é maior que a temperatura normal do corpo humano.
c) Como a febre é devido a uma temperatura maior que a normal, ele perde energia tér- mica mais depressa para o ambiente, por isso, ele sente frio.
1. A temperatura em uma sala de aula é 25ºC. Qual será a leitura na escala Fahrenheit? Resposta: 77ºF
2. Uma escala, criada pelo francês René Réaumur, adotava os valores zero para a tem- peratura da água em fusão e 80 para a da água em ebulição.
a) Estabeleça uma fórmula de conversão entre a escala de Réaumur e a celsius.
b) Determine a temperatura em ºR correspon- dente a 50ºC.
3.3DILATAÇÃO TÉRMICA DOS SÓLIDOS E
LÍQUIDOS
O estudo da dilatação possui importantes apli- cações em nosso cotidiano, tais como: • A dilatação dos trilhos e das pontes: calcu-
la-se da separação entre os segmentos; • A dilatação dos pêndulos: verifica-se a com-
pensação;
• Os canos das refinarias: possuem laços de expansão de modo a não se deformarem com o aumento da temperatura;
• O material que o dentista usa para preencher as cavidades nos dentes, devem ter as mesmas propriedades de expansão térmica do dente.
Dilação térmica é o fenômeno onde o corpo sofre uma variação nas suas dimensões, quando varia a sua temperatura. O fenômeno acontece devido a variação das distâncias rel- ativas entre as moléculas, associada ao aumento de temperatura.
Para efeitos didáticos vamos estudar em parte separadas: a dilatação dos sólidos e dos líqui- dos, distinguindo-se, no caso dos sólidos, a
dilatação linear, a superficial e a volumétrica. 3.3.1 Dilatação dos sólidos
Dilatação Linear: é aquela em que predomina a variação em uma única dimensão, ou seja, o comprimento. Para estudarmos a dilatação lin- ear, consideremos uma barra de comprimento inicial L0, à temperatura inicial T0. Aumentando
a temperatura da barra para T, seu comprimen-
to passa a ser L.
Figura 3: Ao variarmos a temperatura ∆T = T – T0,
há também uma variação do comprimento ∆L = L – L0.
Experimentalmente, verificou-se que: • ∆L é diretamente proporcional ao compri-
mento inicial L0.
• ∆L é diretamente proporcional à variação
de temperatura T.
• ∆L depende do material que constitui a barra.
A partir dessas relações, podemos escrever:
∆L = L0α ∆T,
Em que é uma constante característica do material que constitui a barra, denominada coeficiente da dilatação linear.
Dilatação Superficial: é aquela em que pre- domina a variação em duas dimensões, ou seja, a área. Consideremos uma placa de área inicial
A0, à temperatura inicial T0. Aumentando a tem-
peratura da placa para T, sua área passa para A.
Figura 4: Ao variarmos a temperatura ∆T = T – T0,
há também uma variação superficial ∆A = A – A0.
A experiência mostra que ∆A é proporcional a ∆A0e ∆T, logo:
Em que β é o coeficiente de dilatação super-
ficial do material que constitui a placa, e é igual ao dobro do coeficiente de dilatação lin- ear, isto é: β = 2α
Dilatação Volumétrica: é aquela em que ocorre quando existe variação das três dimen- sões de um corpo: comprimento, largura e espessura. Com o aumento da temperatura, o volume da figura sofre um aumento, tal que:
Figura 5: Ao variarmos a temperatura ∆T = T – T0,
há também uma variação volumétrica ∆V = V – V0.
Analogamente ao que descrevemos nos casos anteriores, temos:
∆V = V0γ∆T
O coeficiente de dilatação volumétrica é aproximadamente igual ao triplo do coeficiente de dilatação linear , isto é: γ = 3α
3.3.2Dilatação dos Líquidos
Como os líquidos não apresentam forma própria, ao estudar a dilatação dos líquidos tem de se levar em conta a dilatação do recip- iente sólido que o contém. De maneira geral, os líquidos dilatam-se sempre mais que os sóli- dos ao serem igualmente aquecidos.
A dilatação aparente é aquela diretamente observada e a dilatação real é aquela que o líquido sofre realmente.
Consideremos um recipiente totalmente cheio de um líquido à temperatura inicial T0. Aumen-
tando a temperatura do conjunto (recipiente + líquido) até uma temperatura T, nota-se um
extravasamento do líquido, pois este se dilata mais que o recipiente. A dilatação aparente do líquido é igual ao volume que foi extravasado.
A dilatação real do líquido é dada pela soma da dilatação aparente do líquido e da dilatação volumétrica sofrida pelo recipiente.
Figura 6: Dilatação de líquidos ∆Vreal= ∆Vap+ ∆Vrecip
∆V0γreal∆T = V0γap∆T + V0γrecip.∆T γreal= γap+ γrecip.
1. Ao colocar um fio de cobre entre dois postes, num dia de verão, um eletricista não deve deixá-lo muito esticado. Por que?
2. Um homem usa uma aliança de ouro, de 1,5 cm de diâmetro. Ao tirar sua aliança, ela escor- rega e cai dentro de uma panela de água fer- vendo. Admitindo que a aliança estava em equilíbrio térmico com o corpo do homem, cal- cule a variação no seu diâmetro em virtude do aquecimento. Dado: αouro= 1,4.10–5oC–1.
3. Num posto de gasolina comprou 20000 litros desse combustível. O caminhão que trans- portava a gasolina sofreu um aquecimento devido à incidência de raios solares sobre seu tanque. Assim, a temperatura do combustível, ao ser colocado no depósito do posto, era de 25oC. No depósito, ele sofreu novo aquecimen-
to e, quando foi vendido, estava a 27oC.
Sabendo que a gasolina foi vendida nesta tem- peratura e que seu coeficiente de dilatação volumétrica é de 11.10–4oC–1, determine o lucro,
em litros, que o dono do posto obteve. 4. Um recipiente de vidro contém 400cm3de mer-
cúrio a 20oC. Determinar a dilatação real e a
aparente do mercúrio quando a temperatura for 35oC.
No aquecimento de um líquido contido num recipiente, o líquido irá, ao dilatar-se juntamente com o recipiente, ocupar parte da dilatação sofrida pelo recipiente, além de mostrar uma dilatação própria, chama- da dilatação aparente.
TEMA 04
A ENERGIA POTENCIAL GRAVITACIONAL