Enunciado
Física - Fundamentos de Física Volume 2 - Gravitação, Ondas e Termodinâmica - 10ª Edição - David Halliday, Jearl Walker e Robert Resnick- Ed: 10º - Capítulo 18.3 - Ex. 15
Uma barra de aço tem de diâmetro a . Um anel de latão tem um diâmetro interno de a . Se os dois objetos são mantidos em equilíbrio térmico, a que temperatura a barra se ajusta perfeitamento ao furo.
Passo 1
Falaaa galerinha do RespondeAí, tudo belezinha?
Se liga só, nesse exercício aqui o enunciado nos deu que uma barra de aço tem de diâmetro a , equanto que um anel de latão tem um diâmetro interno de a . E sabendo que os dois objetos são mantidos em equilíbrio térmico, ele quer que a gente determine a que temperatura a barra se ajusta perfeitamente ao furo.
Belezoca, então se os dois objetos estão em equilíbrio termodinâmico, isso significa que eles possuem a mesma temperatura final. No enunciado diz que os dois também estão a mesma temperatura inicial, logo o valor de é igual para os dois, afinal tanto a temperatura final quanto a inicial , são as mesmas para os dois objetos.
Outra coisa importate é que a barra se ajustará perfeitamente ao furo quando os dois tiverem o mesmo diâmetro e no capítulo é possível encontrar uma tabela com os valores dos coeficientes de expansão do aço e do latão . E temos que a fórmula de expansão é:
Juntando isso com a fórmula da expansão, temos:
Então, para o aço:
E para o latão:
Como os diâmetros finais serão iguais, podemos igualar as duas equações:
Vamos arrumar um pouquinho isso:
Colocando o em evidência:
Isolando temos:
Iradoso, então substituindo os valores vamos descobrir que:
Passo 2
Show de bolinhas, agora para determinar a temperatura desejada, lembramos que , sendo assim:
Isolando :
Como o enunciado nos diz que a temperatura inicial é , vamos obter que: