FÍSICA
Prof. Raphael Fracalossi
1. (Uerj 2014) Observe na tabela os valores das temperaturas dos pontos críticos de fusão e de ebulição,
respectivamente, do gelo e da água, à pressão de 1 atm, nas escalas Celsius e Kelvin.
Pontos críticos
Fusão
Ebulição
Temperatura
°C
K
0
273
100
373
Considere que, no intervalo de temperatura entre os pontos críticos do gelo e da água, o mercúrio em um
termômetro apresenta uma dilatação linear.
Nesse termômetro, o valor na escala Celsius correspondente à temperatura de 313 K é igual a
a) 20
b) 30
c) 40
d) 60
2. (Upf 2014) Em um laboratório, um estudante deseja realizar medidas de variações pequenas de temperatura,
no entanto, percebe que o termômetro comum disponível nesse laboratório é pouco eficiente, pois possui
divisões de meio grau. Dessa forma, resolve construir um novo termômetro, que possua uma escala com
décimos de grau, tomando, para tal, algumas providências, que estão descritas a seguir. Qual delas não irá
contribuir para a ampliação da escala do termômetro?
a) Usar um líquido de maior coeficiente de dilatação.
b) Aumentar o volume do depósito de líquido.
c) Diminuir o diâmetro do tubo capilar de vidro.
d) Usar um vidro de menor coeficiente de dilatação.
e) Aumentar, exclusivamente, o comprimento do tubo de vidro.
3. (Acafe 2014) Largamente utilizados na medicina, os termômetros clínicos de mercúrio relacionam o
comprimento da coluna de mercúrio com a temperatura. Sabendo-se que quando a coluna de mercúrio atinge
2,0cm, a temperatura equivale a 34°C e, quando atinge 14cm, a temperatura equivale a 46°C. Ao medir a
temperatura de um paciente com esse termômetro, a coluna de mercúrio atingiu 8,0cm.
A alternativa correta que apresenta a temperatura do paciente, em °C, nessa medição é:
a) 36
b) 42
c) 38
d) 40
4. (Uea 2014) Um turista estrangeiro leu em um manual de turismo que a temperatura média do estado do
Amazonas é de 87,8 graus, medido na escala Fahrenheit. Não tendo noção do que esse valor significa em
termos climáticos, o turista consultou um livro de Física, encontrando a seguinte tabela de conversão entre
escalas termométricas:
Celsius Fahrenheit
fusão do gelo
0
32
ebulição da água
100
212
Com base nessa tabela, o turista fez a conversão da temperatura fornecida pelo manual para a escala Celsius
e obteve o resultado:
a) 25.
b) 31.
c) 21.
d) 36.
e) 16.
5. (Pucrs 2014) O piso de concreto de um corredor de ônibus é constituído de secções de 20m separadas por
juntas de dilatação. Sabe-se que o coeficiente de dilatação linear do concreto é 12 10 6 C 1, e que a
variação de temperatura no local pode chegar a 50°C entre o inverno e o verão. Nessas condições, a variação
máxima de comprimento, em metros, de uma dessas secções, devido à dilatação térmica, é
a) 1,0 10 2
b) 1,2 10 2
c) 2,4 10 4
d) 4,8 10 4
e) 6,0 10 4
1
6. (Upf 2014) O diâmetro externo de uma arruela de metal é de 4,0 cm e seu diâmetro interno é de 2,0 cm.
Aumentada a temperatura da arruela de ΔT, observa-se que seu diâmetro externo aumenta em Δd. Então,
pode-se afirmar que seu diâmetro interno:
a) diminui de Δd.
b) diminui de Δd 2.
c) aumenta de Δd.
d) aumenta de Δd 2.
e) não varia.
7. (Espcex (Aman) 2013) Um termômetro digital, localizado em uma praça da Inglaterra, marca a temperatura de
10,4 F. Essa temperatura, na escala Celsius, corresponde a
a) –5 °C
b) –10 °C
c) –12 °C
d) –27 °C
e) –39 °C
8. (Epcar (Afa) 2013) Dois termômetros idênticos, cuja substância termométrica é o álcool etílico, um deles
graduado na escala Celsius e o outro graduado na escala Fahrenheit, estão sendo usados simultaneamente
por um aluno para medir a temperatura de um mesmo sistema físico no laboratório de sua escola.
Nessas condições, pode-se afirmar corretamente que
a) os dois termômetros nunca registrarão valores numéricos iguais.
b) a unidade de medida do termômetro graduado na escala Celsius é 1,8 vezes maior que a da escala
Fahrenheit.
c) a altura da coluna líquida será igual nos dois termômetros, porém com valores numéricos sempre diferentes.
d) a altura da coluna líquida será diferente nos dois termômetros.
9. (Unisc 2012) Normalmente encontra-se como invólucro de cigarros, no interior do maço, uma folha que
apresenta duas faces: uma de papel comum e outra de alumínio, coladas entre si. Se pegarmos essa folha
dupla e a aproximarmos, cuidadosamente, de uma fonte de calor, o que observaremos em relação a dilatação
dessa folha?
a) A folha curva-se para o lado do papel.
b) A folha não sofre nenhum tipo de curvatura.
c) A folha curva-se para o lado do alumínio.
d) A folha curva-se ora para o lado do papel, ora para o lado do alumínio.
e) A folha dilata sem sofrer curvatura.
10. (Enem PPL 2012)
O quadro oferece os coeficientes de dilatação linear de alguns metais e ligas metálicas:
Substância
Coeficiente
de
dilatação
linear
Aço
Alumínio
Bronze
Chumbo
Níquel
Platão
Ouro
Platina
Prata
Cobre
1,2
2,4
1,8
2,9
1,3
1,8
1,4
0,9
2,4
1,7
10 5 C 1
GREF. Física 2; calor e ondas. São Paulo: Edusp, 1993.
Para permitir a ocorrência do fato observado na tirinha, a partir do menor aquecimento do conjunto, o parafuso e a
porca devem ser feitos, respectivamente, de
a) aço e níquel
b) alumínio e chumbo.
c) platina e chumbo.
d) ouro e Iatão.
e) cobre e bronze.
2
11. (Ueg 2010) A contracepção é a prevenção deliberada da gravidez. Uma das formas usadas para impedir a
gravidez é abster-se de relações sexuais apenas durante o período fértil do ciclo menstrual. Esse método é
conhecido como método do timo ovulatório ou da “tabelinha”. O gráfico abaixo apresenta as variações em °C
da temperatura corpórea em função dos dias do ciclo menstrual de uma mulher.
Qual é a variação aproximada da temperatura corpórea, em graus centígrados no gráfico, que ocorre no período
seguro e que corresponde ao menor risco de gravidez?
a) 0,0
b) 0,3
c) 0,6
d) 1,1
12. (Uece 2010) Um ferreiro deseja colocar um anel de aço ao redor de uma roda de madeira de 1,200 m de
diâmetro. O diâmetro interno do anel de aço é 1,198 m. Sem o anel ambos estão inicialmente à temperatura
º
ambiente de 28 C. A que temperatura é necessário aquecer o anel de aço para que ele encaixe exatamente
na roda de madeira?
-5 º -1
(OBS.: Use α = 1,1 x 10 C para o aço).
o
o
o
o
a) 180 C.
b) 190 C.
c) 290 C.
d) 480 C.
-5
-1
13. (Mackenzie 2010) Uma placa de alumínio (coeficiente de dilatação linear do alumínio = 2.10 ºC ), com 2,4
2
m de área à temperatura de – 20 ºC, foi aquecido à 176 ºF. O aumento de área da placa foi de
2
2
2
2
2
a) 24 cm
b) 48 cm
c) 96 cm
d) 120 cm
e) 144 cm
14. (Pucrs 2010) As variações de volume de certa quantidade de água e do volume interno de um recipiente em
função da temperatura foram medidas separadamente e estão representadas no gráfico abaixo,
respectivamente, pela linha contínua (água) e pela linha tracejada (recipiente).
Estudantes, analisando os dados apresentados no gráfico, e supondo que a água seja colocada dentro do
recipiente, fizeram as seguintes previsões:
I. O recipiente estará completamente cheio de água, sem haver derramamento, apenas quando a temperatura for
4ºC.
II. A água transbordará apenas se sua temperatura e a do recipiente assumirem simultaneamente valores acima
de 4ºC.
III. A água transbordará se sua temperatura e a do recipiente assumirem simultaneamente valores acima de 4ºC
ou se assumirem simultaneamente valores abaixo de 4ºC.
A(s) afirmativa(s) correta(s) é/são:
a) I, apenas.
b) I e II, apenas.
c) I e III, apenas.
d) II e III, apenas.
e) I, II e III.
3
15. (Enem cancelado 2009) De maneira geral, se a temperatura de um líquido comum aumenta, ele sofre
dilatação. O mesmo não ocorre com a água, se ela estiver a uma temperatura próxima a de seu ponto de
congelamento. O gráfico mostra como o volume específico (inverso da densidade) da água varia em função da
temperatura, com uma aproximação na região entre 0ºC e 10ºC, ou seja, nas proximidades do ponto de
congelamento da água.
A partir do gráfico, é correto concluir que o volume ocupado por certa massa de água
a) diminui em menos de 3% ao se resfriar de 100ºC a 0ºC.
b) aumenta em mais de 0,4% ao se resfriar de 4ºC a 0ºC.
c) diminui em menos de 0,04% ao se aquecer de 0ºC a 4ºC.
d) aumenta em mais de 4% ao se aquecer de 4ºC a 9ºC.
e) aumenta em menos de 3% ao se aquecer de 0ºC a 100ºC.
16. (Pucrj 2004) A imprensa tem noticiado as temperaturas anormalmente altas que vêm ocorrendo no atual
verão, no hemisfério norte. Assinale a opção que indica a dilatação (em cm) que um trilho de 100 m sofreria
°
devido a uma variação de temperatura igual a 20 C, sabendo que o coeficiente linear de dilatação térmica do
-5
trilho vale á = 1,2 x 10 por grau Celsius.
-3
-3
a) 3,6
b) 2,4
c) 1,2
d) 1,2 x 10
e) 2,4 x 10
17. (Unesp 2003) A dilatação térmica dos sólidos é um fenômeno importante em diversas aplicações de
engenharia, como construções de pontes, prédios e estradas de ferro. Considere o caso dos trilhos de trem
-6 ° -1
°
serem de aço, cujo coeficiente de dilatação é á = 11 x 10 C . Se a 10 C o comprimento de um trilho é de 30
°
m, de quanto aumentaria o seu comprimento se a temperatura aumentasse para 40 C?
-4
-4
-4
-4
-4
a) 11 x 10 m.
b) 33 x 10 m.
c) 99 x 10 m.
d) 132 x 10 m.
e) 165 x 10 m.
2
3
18. (Uel 1995) Um recipiente de vidro de capacidade 2,0.10 cm está completamente cheio de mercúrio, a 0°C.
-5
-1
-4
Os coeficientes de dilatação volumétrica do vidro e do mercúrio são, respectivamente, 4,0.10 C° e 1,8.10
-1
3
C° . Aquecendo o conjunto a 100°C, o volume de mercúrio que extravasa, em cm , vale
-4
a) 2,8 . 10
-3
b) 2,8 . 10
-2
c) 2,8 . 10
-1
d) 2,8 . 10
e) 2,8
4
19. (Unesp 2014) A figura é o esquema simplificado de um disjuntor termomagnético utilizado para a proteção de
instalações elétricas residenciais. O circuito é formado por um resistor de baixa resistência R; uma lâmina
bimetálica L, composta pelos metais X e Y; um eletroímã E; e um par de contatos C. Esse par de contatos
tende a abrir pela ação da mola M2, mas o braço atuador A impede, com ajuda da mola M1. O eletroímã E é
dimensionado para atrair a extremidade do atuador A somente em caso de corrente muito alta (curto circuito)
e, nessa situação, A gira no sentido indicado, liberando a abertura do par de contatos C pela ação de M 2.
De forma similar, R e L são dimensionados para que esta última não toque a extremidade de A quando o circuito é
percorrido por uma corrente até o valor nominal do disjuntor. Acima desta, o aquecimento leva o bimetal a tocar o
atuador A, interrompendo o circuito de forma idêntica à do eletroímã.
(www.mspc.eng.br. Adaptado.)
Na condição de uma corrente elevada percorrer o disjuntor no sentido indicado na figura, sendo α
X
e α
Y
os
coeficientes de dilatação linear dos metais X e Y, para que o contato C seja desfeito, deve valer a relação
__________ e, nesse caso, o vetor que representa o campo magnético criado ao longo do eixo do eletroímã
apontará para a __________.
Os termos que preenchem as lacunas estão indicados correta e respectivamente na alternativa
a) α
b) α
c) α
α ... esquerda.
α ... esquerda.
α ... direita.
X
d) α
X
Y
α Y ... direita.
X
e) α
X
Y
X
Y
α Y ... direita.
TEXTO PARA A PRÓXIMA QUESTÃO:
Dois cubos metálicos com dimensões idênticas, um de ouro (A), outro de chumbo (B), estão sobre uma
placa aquecedora, inicialmente em temperatura ambiente.
20. (Ufrgs 2008) A tabela a seguir apresenta algumas das propriedades térmicas desses dois materiais.
Assinale a alternativa que preenche corretamente as lacunas do texto a seguir, na ordem em que aparecem.
No topo de cada cubo é colocada uma cabeça de fósforo que fica em contato direto com o cubo. Os dois cubos
são aquecidos a uma temperatura final levemente superior à de ignição do fósforo.
Com base nos dados da tabela, conclui-se que o fósforo acenderá primeiro no cubo ________ e que a aresta do
cubo A será _________ do cubo B no estado de equilíbrio térmico.
a) A - menor que a
b) A - maior que a
c) B - maior que a
d) B - menor que a
e) A - igual à
5
GABARITO:
Resposta da questão 1: [C]
Da relação entre essas duas escalas:
TC TK 273 313 273
TC 40 C.
Resposta da questão 2: [E]
Aumentando, exclusivamente, o comprimento do tubo de vidro, ele somente conseguirá medir temperaturas mais
altas, porém com a mesma precisão.
Resposta da questão 3: [D]
Fazendo a correspondência entre as escalas:
T 34
8 2
46 34 14 2
T
Resposta da questão 4: [B]
θC 0
F 32
100 0 212 32
T 34
12
6
12
t 34
6
40 C
θC
100
87,8 32
180
θC
5 55,8
θC
9
31 C.
Resposta da questão 5: [B]
ΔL
L0 α Δθ
20 12 10
6
ΔL
50
1,2 10
2
m.
Resposta da questão 6: [D]
Durante o aquecimento, os dois diâmetros aumentam.
ΔL
L0 α ΔT
Δd'
Δd
4 α ΔT
Δd'
2 α ΔT
Δd
Δd'
2
4
2
2 Δd'
Δd
Δd
.
2
Resposta da questão 7: [C]
Usando a equação de conversão entre as escalas Celsius e Fahrenheit:
θC θF 32
θ 32
10,4 32
θC 5 F
θC 5
5
9
9
9
θC
12 C.
5 21,6
9
Resposta da questão 8: [B]
a) Incorreta. Calculemos as temperaturas em que as duas escalas fornecem a mesma leitura:
θC θF 32
T T 32
9 T 5 T -160
T - 40 .
5
9
5
9
θC θF T
6
b) Correta. A unidade de medida, aqui, refere-se ao espaçamento (grau) entre duas marcas consecutivas para
indicar os respectivos valores de temperatura. Numa mesma distância, na escala Celsius são inseridos 100
intervalos (100 graus Celsius, ou 100 divisões); e na escala Fahrenheit são inseridos 180 intervalos (180 graus
Farenheit, ou 180 divisões).
Da figura:
100 dC 180 dF
dC
1,8 dF.
c) Incorreta. A altura da coluna será sempre igual nos dois termômetros, porém com valores numéricos sempre
diferentes exceto para -40, como mostram os cálculos do item [A] e a figura do item [B].
d) Incorreta. As justificativas estão nos itens anteriores.
Resposta da questão 9: [A]
Como o coeficiente de dilatação ao alumínio é maior que o do papel, o alumínio sofre maior dilatação, fazendo
com que a folha curve-se para o lado do papel.
Resposta da questão 10: [C]
Quanto mais a porca se dilatar e quanto menos o parafuso se dilatar, menor será o aquecimento necessário para
o desatarraxamento. Assim, dentre os materiais listados, o material do parafuso deve ser o de menor coeficiente
de dilatação e o da porca, o de maior. Portanto, o parafuso deve ser de platina e a porca de chumbo.
Resposta da questão 11: [B]
A parte sombreada do gráfico mostra o período seguro.
º
º
No período seguro a temperatura varia entre um mínimo de 36,45 C e 36,70 C.
Δ T = 36,70 - 36,45 = 0,250C
Resposta da questão 12: [A]
Dados: D0 = 1,198 m = 1.198 mm; D = 1,200 m = 1.200 mm; T0 = 28 °C;
–5
aço
= 1,1 10
°C.
A dilatação no diâmetro da roda deve ser:
D = D – D0 = 1.200 – 1.198 = 2 mm.
Aplicando a expressão da dilatação linear:
D
D = D0 aço (T – T0)
T – T0 =
D0 aço
2
1.198(1,1 10 5 )
T 28
7
T – 28 = 151,77
T
180 °C.
Resposta da questão 13: [C]
-5
–1
2
Dados: = 2 10 ºC ; A0 = 2,4 m ; T0 = –20°C; T = 176 °F.
Usando a equação de conversão de °F para °C:
TC
5
TF
TC
5
32
9
176 32
9
TC
80 C.
Aplicando a expressão da dilatação superficial:
A
A0
T
A
96 cm2 .
A0 2
TC
T0
2,4 2 2 10
5
80
20
9,6 10
3
m2
Resposta da questão 14: [C]
Analisando o gráfico, notamos que o volume da água e o volume do recipiente são iguais apenas a 4°C. Portanto,
se a água é colocada no recipiente a 4 °C, ela não transbordará. Em qualquer outra temperatura, acima ou
abaixo desse valor, o volume da água é maior que o volume interno do recipiente e, então, a água transbordará. A
palavra apenas elimina a afirmativa II.
Resposta da questão 15: [C]
Analisando o gráfico, notamos que o volume específico diminui de 0 °C até 4°C, aumentando a partir
dessa temperatura.
3
3
Aproximando os valores lidos no gráfico, constatamos uma redução de 1,00015 cm /g para 1,00000 cm /g de 0 °C
3
a 4 °C, ou seja, de 0,00015 cm /g. Isso representa uma redução percentual de 0,015%, o que é menos que
0,04 %.
Resposta da questão 16: [B]
Aplicação direta de fórmula.
100 1,2 10
0
5
20
0,024m
2,4cm
Resposta da questão 17: [C]
Aplicação direta de fórmula.
30 11 10
0
6
(40 10)
99 10 4 m
Resposta da questão 18: [E]
O volume que extravasa (V’) é a diferença entre a dilatação do mercúrio e a dilatação do recipiente de vidro.
2
3
Dados: V0 = 2,0 10 cm ; γHg
V'
ΔVHg
ΔVvidro
V'
2 102 100 1,8 10 4
V'
2,8 cm3 .
1,8 10
4
C
1
; γ vidro
V0 γHg Δθ V0 γ vidro Δθ
0,4 10 4
γHg
V0 Δθ γHg
4,0 10
5
C
1
0,4 10
4
C
1
;
θ 100 C.
γ vidro
2 104 1,4 10 4
Resposta da questão 19: [C]
Para que a lâmina bimetálica vergue para a direita, empurrando o braço atuador, o metal X deve ter coeficiente de
dilatação maior que o do metal Y α X α Y .
Pela regra prática da mão direita, a extremidade esquerda do eletroímã é um polo sul e extremidade direita um
polo norte, portanto, o vetor indução magnética no interior do eletroímã é para a direita.
Resposta da questão 20: [A]
O fósforo acenderá primeiro no cubo que atingir a temperatura final de ignição mais rapidamente, ou seja, aquele
que possuir maior condutividade térmica. Neste caso é o cubo feito de ouro, o cubo A. Quanto ao tamanho da
aresta do cubo ela dilatará conforme seu coeficiente de dilatação, que é maior no chumbo. Assim a aresta do cubo
A será menor que a do cubo B.
8