UNESP 2015/2
Resolução
A questão aborda o fenômeno da dilatação e contração térmica dos sólidos. Sabemos que, em geral, os materiais se expandem quando aquecidos e se contraem quando resfriados. Para separar os dois copos de vidro idênticos que estão presos um dentro do outro (copo A dentro do copo B), precisamos criar ou aumentar uma folga entre eles.
O objetivo é fazer com que o diâmetro externo do copo interno (A) diminua e/ou o diâmetro interno do copo externo (B) aumente. Analisando as opções sob a ótica da física térmica:
- Aquecer um corpo: provoca sua dilatação (aumento de volume e dimensões lineares).
- Esfriar um corpo: provoca sua contração (diminuição de volume e dimensões lineares).
Para separar os copos:
- O copo interno (A) deve ser resfriado para contrair.
- O copo externo (B) deve ser aquecido para dilatar.
A combinação dessas duas ações maximiza a folga entre os copos, facilitando a separação. Vamos analisar as alternativas:
- A: Mergulhar B em água gelada (contração) e encher A com água à temperatura ambiente. A contração de B dificulta a separação.
- B: Colocar água quente em A (dilatação). Isso fará A pressionar ainda mais B, dificultando a separação.
- C: Mergulhar B em água gelada (contração). Isso apertará ainda mais o copo A, dificultando a separação.
- D: Encher A com água quente (dilatação) e mergulhar B em água gelada (contração). Essa é a pior combinação, pois A dilata e B contrai, prendendo os copos com mais força.
- E: Encher A com água gelada (contração) e mergulhar B em água quente (dilatação). Esta opção combina os dois efeitos desejados: o copo interno A contrai e o copo externo B dilata. Isso cria a maior folga possível entre eles, permitindo a separação.
Portanto, o procedimento mais eficaz e correto, de acordo com a física térmica, é o descrito na alternativa E.
Dicas
Erros Comuns
Revisão de Conceitos: Dilatação Térmica
A dilatação térmica é o fenômeno físico que descreve a variação nas dimensões de um corpo quando sua temperatura é alterada. Em geral, quando a temperatura de um corpo aumenta, suas dimensões (comprimento, área, volume) aumentam (dilatação). Quando a temperatura diminui, suas dimensões diminuem (contração).
Isso ocorre porque o aumento da temperatura aumenta a energia cinética média das partículas (átomos ou moléculas) que constituem o corpo. Com mais energia, as partículas vibram com maior amplitude, aumentando a distância média entre elas e, consequentemente, as dimensões macroscópicas do corpo.
Para sólidos, podemos considerar a dilatação linear, superficial e volumétrica. No caso dos copos, estamos interessados principalmente na variação dos diâmetros, que é uma dilatação linear (ou, mais precisamente, na variação da área da seção transversal e do volume, mas o princípio é o mesmo).
A ideia fundamental para resolver o problema é: aquecer para expandir, esfriar para contrair.
