Nesta aula de Física Enem vamos revisar sobre a Dilatação Térmica dos Líquidos e saber por que a água, ao ser aquecida, não reage como os outros líquidos. É conteúdo avançado de Física para o Enem e o Vestibular. Confira abaixo, para fazer a diferença na sua nota.
Você já sabe que os materiais (líquidos ou sólidos) reagem ao frio e ao calor com Dilatação ou Contração. Veja aqui como ocorre a Dilatação Térmica dos Líquidos. A água é uma exceção. Confira.
A dilatação térmica dos sólidos e a dilatação térmica dos líquidos – No caso de um líquido estudamos apenas sua dilatação térmica volumétrica, pois não tem cabimento falarmos em dilatação térmica linear ou em dilatação térmica superficial para um líquido.
Assim, para um líquido, a lei que rege sua dilatação térmica volumétrica é a mesma que a utilizada para os sólidos:
Além disso, é importante ressaltar que a maioria dos líquidos dilata-se muito mais que os sólidos. Em outras palavras, o coeficiente de dilatação térmica volumétrica dos líquidos é muito maior que o dos sólidos. Ou seja: γlíquido -> γsólido .
Por este motivo, se dois corpos de mesmo volume, um sólido e o outro líquido, sofrerem uma mesma variação de temperatura, poderemos observar que o corpo líquido se dilatará muito mais que o corpo sólido.
Isto pode ser entendido se lembrarmos que as distâncias entre as moléculas de um líquido são muito maiores do que as distâncias entre as moléculas de um sólido.
A dilatação térmica aparente de um líquido
Ao estudarmos a dilatação de um líquido, teremos uma dificuldade adicional, visto que um líquido sempre deverá estar contido em um recipiente e, ao aquecer o líquido, aquecemos também o recipiente. Consequentemente, o recipiente em que o líquido está contido também sofrerá uma dilatação.
Aproveite para ver a aula da prof. Lia sobre dilatação térmica:
Muito bom este resumo. Veja agora uma situação-problema com resolução, para você compreender mesmo.
Consideremos um recipiente de volume inicial V0, completamente cheio com um líquido, e que sofre um aquecimento. Como o líquido dilata-se mais que o recipiente, parte do líquido transbordará.
O volume de líquido que transborda é chamado dilatação aparente.
Observe que a dilatação real (total) do líquido, ΔVreal, é dada pela soma do volume de líquido que transbordou, ΔVaparente, com a dilatação do volume do recipiente, ΔVfrasco. Assim, teremos:
Usando a lei da dilatação volumétrica, podemos concluir que para um líquido:
O comportamento anômalo da água
A água líquida ao ser aquecida não obedece à lei da dilatação.
Isso acontece porque as moléculas de água podem apresentar um tipo especial de ligação denominada ponte de hidrogênio. As pontes de hidrogênio são ligações de origem elétrica entre átomos de hidrogênio de moléculas diferentes. A formação das pontes de hidrogênio aumenta as distâncias entre as moléculas.
Observa-se que, então, que no intervalo de 0 ºC a 4 ºC, o aquecimento da água acarreta uma contração de volume, pois o efeito da “quebra” das pontes de hidrogênio supera a dilatação devida ao aquecimento.
Acima da temperatura de 4 °C, a dilatação devida ao aquecimento supera a contração devido à “quebra” das pontes de hidrogênio e a água se dilata.
Os diagramas abaixo mostram como variam o volume e a densidade de uma massa de água em função da temperatura.
Observe que, ao se aquecer de 0 ºC a 4 ºC a densidade da água aumenta. A densidade máxima da água líquida (1 g/cm3) ocorre, portanto, na temperatura de 4 ºC.
Este comportamento anômalo da água é fundamental para as condições climáticas e a sobrevivência das espécies aquáticas que habitam as regiões frias do nosso planeta
Dicas do Blog do Enem
Dica 1 – Fique pronto para o Exame Nacional do Ensino médio revisando sobre Dilatação Térmica do Sólidos nesta aula de Física Enem – https://blogdoenem.com.br/dilatacao-termica-dos-solidos-revisao-fisica-enem/
Dica 2 – Termômetros, Pontos Fixos e Escalas Termométricas são o assunto desta aula de revisão sobre Temperatura para a prova de Física Enem – https://blogdoenem.com.br/escalas-termometricas-fisica-enem/
Dica 3 – Você lembra a definição de atrito e como a força atua em um plano inclinado? Hora de revisar este conteúdo de Física e ficar pronto para gabaritar no Enem! – https://blogdoenem.com.br/atrito-fisica-enem/
Desafios para você resolver e compartilhar as soluções nas redes sociais.
Questão 1
(UECE) Dois líquidos LI e LII são submetidos a variações de temperatura, de modo que LI seja aquecido de 2 °C e LII sofra uma redução de 2 °C na sua temperatura. Verifica-se que o aumento de volume de LI é igual, em módulo, à variação de volume de LII. Assim, pode-se afirmar corretamente que
a) se os dois volumes de líquido forem iguais antes das variações de temperatura, os coeficientes de dilatação são os mesmos para ambos os líquidos.
b) se, antes das variações de temperatura, o volume do líquido I for maior que o do II, o coeficiente de dilatação do I é maior do que o do II.
c) se, antes das variações de temperatura, o volume do líquido I for menor que o do II, o coeficiente de dilatação do I é menor que o do II.
d) se os dois volumes de líquido forem iguais antes das variações de temperatura, os coeficientes de dilatação são diferentes para ambos os líquidos.
Questão 2
(U. E. Sudoeste da Bahia) Um tanque cheio de gasolina de um automóvel, quando exposto ao sol por algum tempo, derrama uma certa quantidade de combustível. Desse fato, conclui-se que:
a) só a gasolina se dilatou.
b) a quantidade de gasolina derramada representa sua dilatação real.
c) a quantidade de gasolina derramada representa sua dilatação aparente.
d) o tanque se dilatou mais que a gasolina.
e) a dilatação aparente da gasolina é igual à dilatação do tanque.
Questão 3
(UFRRJ) Pela manhã, com temperatura de 10 °C, João encheu completamente o tanque do seu carro, cuja capacidade é de 50 litros, com gasolina e pagou R$ 33,00. Logo após o estacionamento,
deixou o carro no mesmo local, só voltando para buscá- lo mais tarde, quando a temperatura atingiu a marca de 30 °C. Sabendo-se que o combustível extravasou, que o tanque praticamente não se dilatou e que a gasolina custava na época R$ 1,10 o litro, quanto João perdeu em dinheiro? É dado o coeficiente de dilatação volumétrica da gasolina, que é igual a 1,1·10-3 °C-1.
a) R$ 0,60
b) R$ 1,21
c) R$ 1,83
d) R$ 2,42
e) R$ 3,66
Questão 4
(UFPR) O gráfico a seguir relaciona o volume específico da água em função da temperatura.
Com base nesse gráfico, que conclusões você pode tirar sobre o comportamento da água nessa faixa de temperatura? Cite e comente uma situação observada na natureza que pode ser explicada a partir desse comportamento da água.
Questão 5
(UEL-PR) um recipiente de vidro de capacidade 2,0·102 cm3 está completamente cheio de mercúrio, a 0 ºC. Os coeficientes de dilatação volumétrica do vidro e do mercúrio são, respectivamente, 4,0·10–5 ºC–1 e 1,8·10–4 ºC–1. Aquecendo o conjunto a 100 ºC, o volume de mercúrio que extravasa, em cm3, vale:
a) 2,8·10–4
b) 2,8·10–3
c) 2,8·10–2
d) 2,8·10–1
e) 2,8
Você consegue resolver estes exercícios? Então resolva e coloque um comentário no post, logo abaixo, explicando o seu raciocínio e apontando a alternativa correta para cada questão. Quem compartilha a resolução de um exercício ganha em dobro: ensina e aprende ao mesmo tempo. Ensinar é uma das melhores formas de aprender!
