Em um laboratório escolar, uma barra metálica de 1,00 m foi aquecida a partir de 20 °C, mantendo-se a pressão…
Publicado por Alexandre Lombardi dos Santos, fundador do GeraProva
Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos.
Fonte: Base Nacional Comum Curricular (MEC).Questão
Em um laboratório escolar, uma barra metálica de 1,00 m foi aquecida a partir de 20 °C, mantendo-se a pressão aproximadamente constante. O aumento de comprimento foi medido em diferentes temperaturas: a 40 °C, 0,20 mm; a 60 °C, 0,40 mm; a 80 °C, 0,60 mm; a 100 °C, 0,80 mm; e a 120 °C, 1,10 mm. Nesse intervalo, não foram observadas mudanças de fase nem deformações permanentes na barra. Com base nos dados do experimento, qual conceito explica melhor o comportamento da barra metálica ao ser aquecida?
- A) A barra não apresenta dilatação mensurável.
- B) A dilatação permanece constante em todo o intervalo.
- C) A dilatação é linear até certo ponto.
- D) A dilatação diminui continuamente com o aquecimento.
- E) A barra se contrai ao aumentar sua temperatura.
✅ Resposta correta: alternativa C
Resolução passo a passo
- Organize os dados como variação de temperatura (ΔT, em relação a 20 °C) e aumento de comprimento (ΔL). Temos ΔT = 20, 40, 60, 80 e 100 °C, com ΔL = 0,20; 0,40; 0,60; 0,80 e 1,10 mm. Para ΔT = 120 °C, a variação é 100 °C e o ΔL é 1,10 mm. Passo 2: Verifique a proporcionalidade. Entre 20 °C e 100 °C, cada 20 °C de aquecimento produz 0,20 mm de dilatação, ou seja, ΔL/ΔT = 0,01 mm/°C, constante. Isso indica dilatação linear: ΔL = L0 × α × ΔT, com α = 0,20 / (1000 × 20) = 1,0 × 10^-5 por °C. Passo 3: Verifique o último ponto. Mantendo a mesma proporção, a 120 °C esperaríamos 1,00 mm (100 °C × 0,01 mm/°C), mas foi medido 1,10 mm. Há, portanto, um desvio da linearidade a partir de 100 °C, que os dados não explicam sozinhos (pode ser erro de medida ou um comportamento não linear). Passo 4: Conclusão. A dilatação é linear até cerca de 100 °C, o que corresponde à alternativa C e ao gabarito oficial. Passo 5: Por que as outras estão erradas: A) a barra dilata claramente, de 0,20 a 1,10 mm; B) a dilatação cresce com a temperatura, não fica constante; D) a dilatação aumenta com o aquecimento e não diminui; E) a barra se alonga ao ser aquecida, não se contrai.
💡 Dica: Observe a tendência do gráfico para inferir o comportamento do metal.
Alternativa por alternativa
O aluno pode ter achado que o aumento de 0,20 mm é pequeno demais para ser considerado dilatação real, ou ter confundido medida muito pequena com ausência de dilatação. Ele não percebeu que a dilatação já aparece em todas as medições.
Por que engana: Interpretar que a dilatação é constante ou que o metal não dilata, sem observar a variação linear até certo ponto no gráfico.
O aluno pode ter visto que os valores são sempre crescentes e supôs que um aumento constante de comprimento significa dilatação constante. Ele confundiu a constância do incremento de ΔL com a constância da própria dilatação, que cresce com ΔT.
Entre 20 °C e 100 °C, cada aumento de 20 °C produz um aumento de comprimento de 0,20 mm, indicando uma relação linear entre a variação de temperatura e a dilatação. A partir de 100 °C, essa regularidade deixa de ser mantida, pois o aumento passa a 1,10 mm a 120 °C. Portanto, os dados sustentam uma dilatação linear apenas até certo ponto do aquecimento.
O aluno pode ter se concentrado no último intervalo, em que o aumento de 100 para 120 °C parece maior, e concluído que a dilatação diminui. Ele não comparou o ΔL em relação ao ΔT ao longo de toda a tabela.
O aluno pode ter aplicado a intuição do dia a dia de que aquecer algo o faz encolher, ou confundido a dilatação com a contração de materiais que encolhem ao esfriar. Ele não leu que os valores de ΔL são positivos, indicando alongamento.
Raio-X da questão
dilatação térmica
avaliacao
dilatação térmica linear · interpretação de gráficos
Revisar os conceitos de dilatação térmica e suas aplicações.
Interpretar que a dilatação é constante ou que o metal não dilata, sem observar a variação linear até certo ponto no gráfico.
ciencia_tecnologia
tomada_decisao
cientifico
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