O diâmetro externo de um pote de vidro e o diâmetro interno de sua tampa de ferro medem ambos 725 mm à temperatura ambiente. Qual será o tamanho da folga entre a tampa e o pote se a tampa for colocada sob água quente até que sua temperatura suba para
sem alterar a temperatura do vidro?
Ferro:
Temperatura Ambiente
Ferro:
Temperatura Ambiente
Passo 1
Vamos começar entendendo o que o exercício está pedindo. Temos um pote de vidro e uma tampa de ferro, ambos com diâmetro de 725 mm à temperatura ambiente, que é 20°C. A tampa é colocada em água quente, elevando sua temperatura para 50°C, enquanto o pote de vidro mantém a mesma temperatura. Queremos descobrir qual será o tamanho da folga (espaço) entre a tampa e o pote após o aquecimento.
Para resolver isso, vamos usar o conceito de dilatação térmica linear, que nos ajuda a calcular como as dimensões de um material mudam quando sua temperatura varia.
Passo 2
A fórmula da dilatação térmica linear é:
Onde:
-
é a variação no comprimento (neste caso, o diâmetro da tampa) -
é o comprimento inicial (725 mm) -
é o coeficiente de dilatação linear do material (para o ferro, ) -
é a variação de temperatura (50°C - 20°C = 30°C)
Passo 3
Vamos substituir os valores na fórmula:
Primeiro, calculamos
:
Agora, multiplicamos pelo diâmetro inicial:
Resposta
A folga entre a tampa e o pote será de aproximadamente 0,261 mm.