O coeficiente de dilatação linear ( alpha) é uma constante característica do material. Na tabela a seguir mostra-se o valor de alpha de duas substâncias.
Considere duas barras separadas, sendo uma de aço e outra de alumínio, ambas medindo 0,5 m a 0 ºC. Aquecendo as barras ao mesmo tempo, até que temperatura, em ºC, essas devem ser submetidas para que a diferença de comprimento entre elas seja exatamente de 6.10
-3 cm?
- A) 1
- B) 10
- C) 20
- D) 50
Resposta:
A resposta correta é a letra B) 10.
Para encontrar a resposta, precisamos calcular a temperatura em que as barras devem ser submetidas para que a diferença de comprimento entre elas seja exatamente de 6,10-3 cm.
Primeiramente, vamos definir as variáveis:
αaço = 12 × 10-6 °C-1 (coeficiente de dilatação linear do aço)
αalumínio = 24 × 10-6 °C-1 (coeficiente de dilatação linear do alumínio)
L0 = 0,5 m (comprimento inicial das barras)
ΔL = 6,10 × 10-3 cm = 6,10 × 10-5 m (diferença de comprimento entre as barras)
Para calcular a temperatura, vamos usar a fórmula de dilatação linear:
ΔL = α × L0 × ΔT
onde ΔT é a variação de temperatura.
Para a barra de aço:
ΔL = αaço × L0 × ΔT
Para a barra de alumínio:
ΔL = αalumínio × L0 × ΔT
Como a diferença de comprimento entre as barras é 6,10 × 10-5 m, podemos igualar as duas expressões:
αaço × L0 × ΔT - αalumínio × L0 × ΔT = 6,10 × 10-5 m
Simplificando a equação:
(αaço - αalumínio) × L0 × ΔT = 6,10 × 10-5 m
Substituindo os valores:
(12 × 10-6 - 24 × 10-6) × 0,5 × ΔT = 6,10 × 10-5 m
ΔT = 10 °C
Portanto, a temperatura em que as barras devem ser submetidas é de 10 °C acima da temperatura inicial de 0 °C, ou seja, 10 °C.
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