Física
Dilatação térmica dos líquidos
Borges e Nicolau
Considere um frasco de capacidade V0 completamente cheio de um líquido à temperatura ?1. Aquecendo-se o conjunto até a temperatura ?2, parte do líquido transborda.
O volume transbordado não mede a dilatação real (?Vr) que o líquido sofre e sim a dilatação aparente (?Vap), uma vez que o frasco também se dilata (?Vf).
Assim, temos:
?Vr = ?Vap + ?Vf (1)
Mas ?Vr = V0 . ?r . ??
Mas ?Vap = V0 . ?ap . ??
Mas ?Vf = V0 . ?f . ??
?r - coeficiente de dilatação volumétrica real do líquido
?ap - coeficiente de dilatação volumétrica aparente do líquido
?f - coeficiente de dilatação cúbica ou volumétrica do frasco
De (1), resulta: ?r = ?ap + ?f ou
?ap = ?r - ?f: o coeficiente de dilatação aparente depende do líquido e do frasco.
Dilatação anômala da água
A água líquida contrai-se ao ser aquecida de 0 ºC a 4 ºC e dilata-se quando aquecida a partir de 4 ºC. Assim, a 4 ºC o volume de dada massa de água é mínimo e a densidade é máxima.
Exercícios básicos
Exercício 1:
Um frasco completamente cheio de um líquido é aquecido e sua temperatura passa de ?1 para ?2. Três situações, apresentadas na coluna da esquerda, podem ocorrer. Faça a associação entre as colunas da esquerda e da direita:
I) O líquido se dilata mais do que o frasco xxxxxxxxx A) ?ap = 0
II) O líquido se dilata menos do que o frasco xxxxxxxxB) ?ap < 0
III) O líquido e o frasco se dilata igualmente xxxXxxxxC) ?ap > 0
Exercício 2:
Um frasco de capacidade 1000 cm3 está completamente cheio de mercúrio cujo coeficiente de dilatação volumétrica (real) é igual
a 1,8.10-4 ºC-1. O conjunto é aquecido de 20 ºC a 100 ºC e ocorre o transbordamento de 4,0 cm3. Determine o coeficiente de dilatação cúbica do frasco.
Exercício 3:
Um motorista colocou combustível no tanque (50L) de seu carro, pela manhã, quando a temperatura era de 22 ºC. Deixou o carro num estacionamento e ao retira-lo à tarde, quando os termômetros indicavam 32 ºC, notou o derramamento de combustível. Sendo o coeficiente de dilatação cúbica do material que constitui o tanque igual a 60.10-6 ºC-1 e 9,0.10-4 ºC-1 o coeficiente de dilatação volumétrica do combustível, determine o volume de combustível que extravasou.
Exercício 4:
Os tanques dos postos de combustíveis são convenientemente isolados, de modo que o efeito da dilatação térmica não seja apreciável. Se tal não ocorresse no período mais quente do dia a densidade do combustível seria menor do que no período mais frio. Considerando-se que a massa é o que mais interessa na utilização do combustível, em que período seria mais vantajoso abastecer o carro?
Exercício 5:
Determinada massa de água é aquecida de 0 ºC a 10 ºC. Analise o que ocorre com o volume de água e com sua densidade.
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Considere um frasco de capacidade V0 completamente cheio de um líquido à temperatura ?1. Aquecendo-se o conjunto até a temperatura ?2, parte do líquido transborda.
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?ap - coeficiente de dilatação volumétrica aparente do líquido
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I) O líquido se dilata mais do que o frasco xxxxxxxxx A) ?ap = 0
II) O líquido se dilata menos do que o frasco xxxxxxxxB) ?ap < 0
III) O líquido e o frasco se dilata igualmente xxxXxxxxC) ?ap > 0
Exercício 2:
Um frasco de capacidade 1000 cm3 está completamente cheio de mercúrio cujo coeficiente de dilatação volumétrica (real) é igual
a 1,8.10-4 ºC-1. O conjunto é aquecido de 20 ºC a 100 ºC e ocorre o transbordamento de 4,0 cm3. Determine o coeficiente de dilatação cúbica do frasco.
Exercício 3:
Um motorista colocou combustível no tanque (50L) de seu carro, pela manhã, quando a temperatura era de 22 ºC. Deixou o carro num estacionamento e ao retira-lo à tarde, quando os termômetros indicavam 32 ºC, notou o derramamento de combustível. Sendo o coeficiente de dilatação cúbica do material que constitui o tanque igual a 60.10-6 ºC-1 e 9,0.10-4 ºC-1 o coeficiente de dilatação volumétrica do combustível, determine o volume de combustível que extravasou.
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