Termodinâmica I · Episódio 3

O trilho que entortou a sessenta e dois graus

Dilatação linear

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 31 / 19

O caso

Trilho serpenteando fora dos dormentes; ar a 40 °C e aço a 62 °C
  • Reino Unido · 19/07/2022 · ar a 40,3 °C (recorde)
  • trilho em Suffolk: 62 °C no aço
  • aço ao sol cerca de 20 °C acima do ar
  • trilho preso, sem folga → empenou (*buckling*)
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 32 / 19

O caso

Trilho serpenteando fora dos dormentes; ar a 40 °C e aço a 62 °C
  • Reino Unido · 19/07/2022 · ar a 40,3 °C (recorde)
  • trilho em Suffolk: 62 °C no aço
  • aço ao sol cerca de 20 °C acima do ar
  • trilho preso, sem folga → empenou (*buckling*)
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 32 / 19

O caso

Trilho serpenteando fora dos dormentes; ar a 40 °C e aço a 62 °C
  • Reino Unido · 19/07/2022 · ar a 40,3 °C (recorde)
  • trilho em Suffolk: 62 °C no aço
  • aço ao sol cerca de 20 °C acima do ar
  • trilho preso, sem folga → empenou (*buckling*)
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 32 / 19

O caso

Trilho serpenteando fora dos dormentes; ar a 40 °C e aço a 62 °C
  • Reino Unido · 19/07/2022 · ar a 40,3 °C (recorde)
  • trilho em Suffolk: 62 °C no aço
  • aço ao sol cerca de 20 °C acima do ar
  • trilho preso, sem folga → empenou (*buckling*)
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 32 / 19

Pergunta do episódio

Quanto cresce um trilho de 60 m entre o inverno e 62 °C?

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 33 / 19

Conceito 1 — Sólidos crescem

Barra fantasma e barra crescida, com a cota ΔL entre as pontas
  • esquenta → cresce · esfria → volta
  • linear: uma dimensão (barra, fio, trilho)
  • é comprimento: escalar, cota, sem seta
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 34 / 19

Conceito 1 — Sólidos crescem

Barra fantasma e barra crescida, com a cota ΔL entre as pontas
  • esquenta → cresce · esfria → volta
  • linear: uma dimensão (barra, fio, trilho)
  • é comprimento: escalar, cota, sem seta
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 34 / 19

Conceito 1 — Sólidos crescem

Barra fantasma e barra crescida, com a cota ΔL entre as pontas
  • esquenta → cresce · esfria → volta
  • linear: uma dimensão (barra, fio, trilho)
  • é comprimento: escalar, cota, sem seta
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 34 / 19

Exemplo resolvido — um metro de aço

Barra de aço de 1 m aquecida 100 °C, com

Fórmula:
Substituição:
Resultado:
  • isto é, 1,2 mm
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 35 / 19

Exemplo resolvido — um metro de aço

Barra de aço de 1 m aquecida 100 °C, com

Fórmula:
Substituição:
Resultado:
  • isto é, 1,2 mm
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 35 / 19

Exemplo resolvido — um metro de aço

Barra de aço de 1 m aquecida 100 °C, com

Fórmula:
Substituição:
Resultado:
  • isto é, 1,2 mm
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 35 / 19

Conceito 2 — A lei

Três pares de barras: dobra L₀, dobra ΔT, troca o material
  • dobra → dobra · dobra → dobra
  • material entra pelo
  • comprimento final:
  • → encolhe
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 36 / 19

Conceito 2 — A lei

Três pares de barras: dobra L₀, dobra ΔT, troca o material
  • dobra → dobra · dobra → dobra
  • material entra pelo
  • comprimento final:
  • → encolhe
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 36 / 19

Conceito 2 — A lei

Três pares de barras: dobra L₀, dobra ΔT, troca o material
  • dobra → dobra · dobra → dobra
  • material entra pelo
  • comprimento final:
  • → encolhe
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 36 / 19

Exemplo resolvido — o trilho de Suffolk

Trilho de 60 m com a cota de 4,1 cm e termômetros de 5 e 62 °C

Trilho de aço, 60 m, assentado a 5 °C, chega a 62 °C

Fórmula:
Substituição:
Resultado:
  • cerca de 4,1 cm
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 37 / 19

Exemplo resolvido — o trilho de Suffolk

Trilho de 60 m com a cota de 4,1 cm e termômetros de 5 e 62 °C

Trilho de aço, 60 m, assentado a 5 °C, chega a 62 °C

Fórmula:
Substituição:
Resultado:
  • cerca de 4,1 cm
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 37 / 19

Exemplo resolvido — o trilho de Suffolk

Trilho de 60 m com a cota de 4,1 cm e termômetros de 5 e 62 °C

Trilho de aço, 60 m, assentado a 5 °C, chega a 62 °C

Fórmula:
Substituição:
Resultado:
  • cerca de 4,1 cm
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 37 / 19

Conceito 3 — O coeficiente α

Barras proporcionais ao α de vidro, aço, concreto, cobre e alumínio
  • fração do comprimento ganha por grau
  • unidade /°C (o mesmo que /K) · ordem de
  • vidro 8,3 · aço 12 · concreto 12 · cobre 17 · alumínio 23
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 38 / 19

Conceito 3 — O coeficiente α

Barras proporcionais ao α de vidro, aço, concreto, cobre e alumínio
  • fração do comprimento ganha por grau
  • unidade /°C (o mesmo que /K) · ordem de
  • vidro 8,3 · aço 12 · concreto 12 · cobre 17 · alumínio 23
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 38 / 19

Conceito 3 — O coeficiente α

Barras proporcionais ao α de vidro, aço, concreto, cobre e alumínio
  • fração do comprimento ganha por grau
  • unidade /°C (o mesmo que /K) · ordem de
  • vidro 8,3 · aço 12 · concreto 12 · cobre 17 · alumínio 23
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 38 / 19

Exemplo resolvido — alumínio × aço

Barra de alumínio de 1 m aquecida 100 °C, com

Fórmula:
Substituição:
Resultado:
  • 2,3 mm · aço: 1,2 mm
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 39 / 19

Exemplo resolvido — alumínio × aço

Barra de alumínio de 1 m aquecida 100 °C, com

Fórmula:
Substituição:
Resultado:
  • 2,3 mm · aço: 1,2 mm
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 39 / 19

Exemplo resolvido — alumínio × aço

Barra de alumínio de 1 m aquecida 100 °C, com

Fórmula:
Substituição:
Resultado:
  • 2,3 mm · aço: 1,2 mm
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 39 / 19

Conceito 4 — O ΔT é o do aço

Termômetro do ar em 40 °C e do trilho em 62 °C, mesma escala
  • ar: à sombra, ventilado · trilho: ao sol, escuro
  • conta usa a temperatura do corpo
  • : final menos inicial do próprio objeto
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 310 / 19

Conceito 4 — O ΔT é o do aço

Termômetro do ar em 40 °C e do trilho em 62 °C, mesma escala
  • ar: à sombra, ventilado · trilho: ao sol, escuro
  • conta usa a temperatura do corpo
  • : final menos inicial do próprio objeto
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 310 / 19

Conceito 4 — O ΔT é o do aço

Termômetro do ar em 40 °C e do trilho em 62 °C, mesma escala
  • ar: à sombra, ventilado · trilho: ao sol, escuro
  • conta usa a temperatura do corpo
  • : final menos inicial do próprio objeto
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 310 / 19

Exemplo resolvido — a conta pelo ar

Mesmo trilho, mas com o ar: 5 °C → 40 °C

Fórmula:
Substituição:
Resultado:
  • 2,5 cm: subestima (o certo é 4,1 cm)
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 311 / 19

Exemplo resolvido — a conta pelo ar

Mesmo trilho, mas com o ar: 5 °C → 40 °C

Fórmula:
Substituição:
Resultado:
  • 2,5 cm: subestima (o certo é 4,1 cm)
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 311 / 19

Exemplo resolvido — a conta pelo ar

Mesmo trilho, mas com o ar: 5 °C → 40 °C

Fórmula:
Substituição:
Resultado:
  • 2,5 cm: subestima (o certo é 4,1 cm)
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 311 / 19

Conceito 5 — Folga ou pré-tensão

Junta de trilhos curtos fechando no calor; trilho contínuo assentado esticado
  • folga: espaço para crescer (juntas, pontes, calçadas)
  • pré-tensão: trilho contínuo assentado esticado
  • nenhuma impede a dilatação · sem as duas → empena
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 312 / 19

Conceito 5 — Folga ou pré-tensão

Junta de trilhos curtos fechando no calor; trilho contínuo assentado esticado
  • folga: espaço para crescer (juntas, pontes, calçadas)
  • pré-tensão: trilho contínuo assentado esticado
  • nenhuma impede a dilatação · sem as duas → empena
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 312 / 19

Conceito 5 — Folga ou pré-tensão

Junta de trilhos curtos fechando no calor; trilho contínuo assentado esticado
  • folga: espaço para crescer (juntas, pontes, calçadas)
  • pré-tensão: trilho contínuo assentado esticado
  • nenhuma impede a dilatação · sem as duas → empena
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 312 / 19

Exemplo resolvido — a folga do inverno

Trilho de 60 m, assentado a 5 °C, numa madrugada a −10 °C

Fórmula:
Substituição:
Resultado:
  • sinal negativo: encolhe
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 313 / 19

Exemplo resolvido — a folga do inverno

Trilho de 60 m, assentado a 5 °C, numa madrugada a −10 °C

Fórmula:
Substituição:
Resultado:
  • sinal negativo: encolhe
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 313 / 19

Exemplo resolvido — a folga do inverno

Trilho de 60 m, assentado a 5 °C, numa madrugada a −10 °C

Fórmula:
Substituição:
Resultado:
  • sinal negativo: encolhe
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 313 / 19

Conceito 6 — Pequeno por metro, grande por km

Barras de 1 m, 300 m e 1 000 m com cotas de 0,48 mm, 14,4 cm e 48 cm
  • 1 m de aço, → 0,48 mm
  • → regra de três
  • 1 km de trilho → 48 cm
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 314 / 19

Conceito 6 — Pequeno por metro, grande por km

Barras de 1 m, 300 m e 1 000 m com cotas de 0,48 mm, 14,4 cm e 48 cm
  • 1 m de aço, → 0,48 mm
  • → regra de três
  • 1 km de trilho → 48 cm
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 314 / 19

Conceito 6 — Pequeno por metro, grande por km

Barras de 1 m, 300 m e 1 000 m com cotas de 0,48 mm, 14,4 cm e 48 cm
  • 1 m de aço, → 0,48 mm
  • → regra de três
  • 1 km de trilho → 48 cm
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 314 / 19

Exemplo resolvido — a Torre Eiffel

Ferro da torre, cerca de 300 m, aquece 40 °C, com

Fórmula:
Substituição:
Resultado:
  • cerca de 14 cm
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 315 / 19

Exemplo resolvido — a Torre Eiffel

Ferro da torre, cerca de 300 m, aquece 40 °C, com

Fórmula:
Substituição:
Resultado:
  • cerca de 14 cm
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 315 / 19

Exemplo resolvido — a Torre Eiffel

Ferro da torre, cerca de 300 m, aquece 40 °C, com

Fórmula:
Substituição:
Resultado:
  • cerca de 14 cm
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 315 / 19

Radar ENEM

Reta L × T de barra de 2 m e cartão "2,5 cm" riscado
  • ✗ do ar no lugar do aço
  • ✗ temperatura final no lugar de
  • ✗ perder o · misturar m e cm
  • ✗ em m/°C (isso é a inclinação )
  • ✗ "sem folga não dilata"
  • ✓ declarar , , com unidade · sinal na contração
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 316 / 19

Radar ENEM

Reta L × T de barra de 2 m e cartão "2,5 cm" riscado
  • ✗ do ar no lugar do aço
  • ✗ temperatura final no lugar de
  • ✗ perder o · misturar m e cm
  • ✗ em m/°C (isso é a inclinação )
  • ✗ "sem folga não dilata"
  • ✓ declarar , , com unidade · sinal na contração
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 316 / 19

Radar ENEM

Reta L × T de barra de 2 m e cartão "2,5 cm" riscado
  • ✗ do ar no lugar do aço
  • ✗ temperatura final no lugar de
  • ✗ perder o · misturar m e cm
  • ✗ em m/°C (isso é a inclinação )
  • ✗ "sem folga não dilata"
  • ✓ declarar , , com unidade · sinal na contração
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 316 / 19

Radar ENEM

Reta L × T de barra de 2 m e cartão "2,5 cm" riscado
  • ✗ do ar no lugar do aço
  • ✗ temperatura final no lugar de
  • ✗ perder o · misturar m e cm
  • ✗ em m/°C (isso é a inclinação )
  • ✗ "sem folga não dilata"
  • ✓ declarar , , com unidade · sinal na contração
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 316 / 19

Radar ENEM

Reta L × T de barra de 2 m e cartão "2,5 cm" riscado
  • ✗ do ar no lugar do aço
  • ✗ temperatura final no lugar de
  • ✗ perder o · misturar m e cm
  • ✗ em m/°C (isso é a inclinação )
  • ✗ "sem folga não dilata"
  • ✓ declarar , , com unidade · sinal na contração
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 316 / 19

Radar ENEM

Reta L × T de barra de 2 m e cartão "2,5 cm" riscado
  • ✗ do ar no lugar do aço
  • ✗ temperatura final no lugar de
  • ✗ perder o · misturar m e cm
  • ✗ em m/°C (isso é a inclinação )
  • ✗ "sem folga não dilata"
  • ✓ declarar , , com unidade · sinal na contração
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 316 / 19

Resumo em cinco peças

As cinco ideias do episódio
  2. : material, /°C,
  3. do aço, não do ar
  4. dar lugar ou segurar
  5. milímetros por metro, centímetros por km
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 317 / 19

Resumo em cinco peças

As cinco ideias do episódio
  2. : material, /°C,
  3. do aço, não do ar
  4. dar lugar ou segurar
  5. milímetros por metro, centímetros por km
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 317 / 19

Resumo em cinco peças

As cinco ideias do episódio
  2. : material, /°C,
  3. do aço, não do ar
  4. dar lugar ou segurar
  5. milímetros por metro, centímetros por km
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 317 / 19

Resumo em cinco peças

As cinco ideias do episódio
  2. : material, /°C,
  3. do aço, não do ar
  4. dar lugar ou segurar
  5. milímetros por metro, centímetros por km
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 317 / 19

Resumo em cinco peças

As cinco ideias do episódio
  2. : material, /°C,
  3. do aço, não do ar
  4. dar lugar ou segurar
  5. milímetros por metro, centímetros por km
Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 317 / 19

Treine no jogo

QR da lista do Episódio 3 no app Canarinho

QR do jogo → https://professorcanario.com.br/t1/c3/lista

Canarinho · lista do Episódio 3

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 318 / 19

Depois da aula: o combo deste episódio

Vídeo em capítulos

QR do vídeo do Episódio 3

Vá direto ao trecho que precisa.

https://professorcanario.com.br/t1/c3/video

Lista no app

QR da lista do Episódio 3 no app Canarinho

As questões deste episódio, para treinar.

https://professorcanario.com.br/t1/c3/lista

Livro da minissérie

QR da leitura do livro da minissérie

Com QR em cada capítulo, que leva ao vídeo e à lista daquele tema.

https://professorcanario.com.br/termodinamica1/livro/

Abrir arena

Professor Canário · Termodinâmica I · Episódio 319 / 19