Física II ⇒ Dilatometria (Lâmina Bimetálica - Termostato) Tópico resolvido

[nandodearaujo]

Termostatos mecânicos são dispositivos comuns em fornos de cozinha e possuem a função de evitar que a temperatura
de um sistema exceda limites predeterminados. Para tal finalidade, esse dispositivo é composto por dois elementos: um
responsável por controlar a variação de temperatura e outro por indicá-la. Usualmente, a indicação é feita por uma lâmina
bimetálica em forma de espiral, em que uma das extremidades é ligada a um ponteiro e a outra é mantida fixa. Considere
que os metais da lâmina possuem, isoladamente, o mesmo comprimento a 0 °C.

Para que o aumento de temperatura no interior do forno corresponda ao indicado pela lâmina bimetálica, o metal 1 deverá ter
A. menor coeficiente de dilatação do que o metal 2, de forma que, com o aumento de temperatura, a lâmina dilate no
sentido horário.
B. maior coeficiente de dilatação do que o metal 2, de forma que, com o aumento de temperatura, a lâmina dilate no
sentido horário.
C. mesmo coeficiente de dilatação do metal 2, de forma que, com o aumento de temperatura, a lâmina dilate no
sentido horário.
D. maior coeficiente de dilatação do que o metal 2, de forma que, com o aumento de temperatura, a lâmina dilate no sentido
anti-horário.
E. menor coeficiente de dilatação do que o metal 2, de forma que, com o aumento de temperatura, a lâmina dilate no
sentido anti-horário.

[Planck]

Olá, nandodearaujo.

É preciso analisar que, durante o aquecimento, a lâmina bimetálica deve ter uma dilatação que propicie a rotação no sentido horário, de modo que facilite a leitura no termostato. Com isso em mente, podemos inferir que o metal 1 deve dilatar mais que o metal 2 para que ocorra o giro no sentido horário. Desse modo, é fato, então, que o coeficiente de dilatação do metal 1 será maior que o coeficiente de dilatação do metal 2. Observe a ilustração:

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A lâmina está sendo aquecida e o metal azul possui maior coeficiente de dilatação que o metal vermelho. De modo análogo, se o metal 1 corresponder ao metal em azul e o metal 2, consequentemente, corresponder ao metal em vermelho, é fato que a dilatação do metal 1 será maior que do metal 2 e o será no sentido horário.

Com essa análise, obtemos a alternativa b) com resposta.

[Tassandro]

nandodearaujo,
Pela figura, percebemos que o metal 1 corresponde à camada mais externa da lâmina. Para que o indicador se move para a direita com o aumento da temperatura do sistema, ou seja, a lâmina dilate no sentido horário, o metal 1 deverá dilatar mais do que o metal 2. Portanto, deverá possuir maior coeficiente de dilatação. Alternativa B.
Espero ter ajudado!