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F. Ingeniería
Física II
Prof. Ruth Leiton
Prof. Marcela Calderón
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TRABAJO PRÁCTICO Nº 7 CALOR Y TEMPERATURA "Las verdades que revela la ciencia superen siempre a los sueños que destruye." Joseph Ernest Renan (1823-1892), escritor francés.
1- El punto de fundición del oro es de 1064 ºC y el punto de ebullición es de 2660 ºC. Exprese estas temperaturas en K. 2- El nitrógeno líquido tiene un punto de ebullición de –195,81 ºC a la presión atmosférica. Exprese esta temperatura en K y en Fahrenheit 3- La temperatura más alta registrada en la Tierra fue de 136 ºF en Azizia, Libia, en 1922. La temperatura más baja fue –127 ºF en la estación Vostok, en el Ártico en 1960. Exprese estas temperaturas en Celsius y en K. 4- ¿A qué temperaturas son iguales las lecturas en un termómetro Fahrenheit y en un termómetro Celsius? 5- Una vía de acero tiene 2m de longitud. Las vías se colocan extremo con extremo con un espacio con hule sintético entre ellos. El coeficiente de dilatación de este hule es igual a –22. 10-5 Cº-1 , el signo – significa que se contrae cuando se calienta. ¿Qué espesor deberá tener el espaciador para que se contraiga lo mismo que se expanden las vías cuando la temperatura aumenta 30 ºC? 6- La longitud de la columna de mercurio dentro de un capilar de vidrio en equilibrio térmico en contacto con una persona sana (37°C) es de 43 mm. Para una persona con “dos grados de fiebre” (39°C), la longitud es de 67 mm. ¿Cuál es la temperatura de un baño de agua tibia para que la longitud de la columna sea de 16 mm? 7- Se calibra una regla de acero con una regla patrón a 22°C, de modo que la distancia entre las divisiones numeradas es de 10,00mm a) ¿cuál es la distancia entre las divisiones cuando la regla está a -5°C? b) si se mide una longitud conocida de 1m con la regla a esta baja temperatura, ¿qué error se comete? c) ¿y si se midiera una longitud de 100m? 8- A 0°C una placa de cobre tiene un espesor de 5,00mm y un agujero circular de 75,0mm de radio. Si se eleva la temperatura a 220°C, determinar los valores de: a) el espesor de la placa b) el radio del agujero c)la longitud de la circunferencia que limita al agujero circular d) el área del agujero
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9- Un péndulo simple está compuesto por una pesa suspendida de un cable delgado de acero, siendo la longitud del péndulo 0,2482 m a 27°C. a) ¿cuál es el cambio en el período del péndulo cuando se baja la temperatura a -5°C? b) Si se utiliza este péndulo como reloj y es puntual a 27°C, ¿cuántos segundos se adelanta o se atrasa un día en que hacen -5°C? l Nota: Período del péndulo simple: T = 2Π g donde: l = longitud del péndulo g= aceleración de la gravedad 10La densidad del aluminio es de 2692 kg/m3 a 20°C. a) ¿cuál es la masa de una esfera de aluminio de radio 25,00 mm a esa temperatura? b) ¿cuál es la masa a los 100°C? c) ¿cuál es su densidad a 100°C? d) ¿cuáles serán los resultados de los incisos (b) y c) si en vez de una esfera fuera un cubo de aluminio de lado 25,00mm? 11- A 20ºC, un anillo de aluminio tiene un diámetro interior de 5,000 cm, y una varilla de bronce tiene un diámetro de 5,050 cm. ¿A qué temperatura se debe calentar el anillo de aluminio para que ajuste sobre la varilla? 12- Un recipiente de vidrio se llena exactamente con un litro de trementina a 20 ºC. ¿Qué vol. de líquido se derramará cuando su temperatura sube a 86 ºC? ( α del vidrio es de 9.10-6 1/ºC y γ de la trementina es de 97 .10-5 1/ºC. Sol: 62 ml 13Se desean calentar 0,75 kg de agua( c = 1 cal / g ºC) desde 1 0 ºC hasta 72 ºC. ¿Cuánto calor se le debe entregar? 14- Se tienen 750 g de una sustancia cuyo calor específico vale 0,8 cal / g ºC. Se desea llevarlo de 80 ºC a 59 ºF. ¿Cuántas calorías harán falta?¿Se le entregan o se le extraen? 15Calcular la temperatura a la que se encontraban 0,7 kg de una sustancia de calor específico 1,02 cal/gºC si entregándole 13.000 J se la hizo llegar hasta 176 ºF ? 16Calcular a qué temperatura llegarán 0, 1 2 kg de una sustancia de calor específico 0,2 cal / g ºC, si estaban a 86 ºF y la cantidad de calor puesta en juego en el proceso es de ( - 1.600 ) J. 17Calcular el calor específico de una sustancia si 750 g de ella se enfriaron desde 55 ºC hasta 46,5 ºF extrayéndole 12.000 cal. 18En un recipiente de hierro de 40 g que contiene 180 g de agua a 15 ºC se agregan 70 g de perdigones de hierro a 110ºC. Hallar la temperatura resultante.
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19¿Qué cantidad de calor se debe suministrar a 250 g de alcohol etílico para convertido en vapor? 20¿Cuánto calor se debe suministrar a 280 g de hielo a -8 ºC para convertirlos en vapor de agua a 108 ºC? 21¿Qué cantidad de calor se desprende cuando 120g de vapor de agua a 150 ºC se enfrían y congelan produciendo 120 g de hielo a OºC? 22Un trozo de hielo de 50 g se introduce en 500 g de agua a 20 ºC. ¿Cuál es la temperatura final de equilibrio suponiendo que no hay intercambio de calor entre el sistema y el ambiente? 23Cuando 2 kg de latón a 1 00 ºC se introducen en 5kg de agua a 1,67ºC, la temperatura de equilibrio es de 5,1 1 ºC. Hallar el calor específico del latón. 24En un recipiente que contiene 400g de agua a 24 ºC se deja caer un bloque de cobre de 500g que se encuentra inicialmente a la temperatura de 140 ºC. ¿Cuál es la temperatura de equilibrio del bloque y el agua? (despreciar el calor absorbido por el recipiente). 25Una pieza de hierro de 40 kg se enfría desde 600 ºC hasta 80 ºC colocándola en agua cuya temperatura inicial era de 12 ºC. ¿Cuánta agua se ha empleado? 26Se tienen 750 g de una sustancia cuyo calor específico vale 0,8 cal / g ºC. Se desea llevado de 80 ºC a 59 ºF. ¿Cuántos joules harán falta? 27¿A qué temperatura llegarán 700 g de una sustancia de calor específico 1,3 cal / g ºC, si están a 31 º K y se le entregan 284.000 J? 28Una sustancia se enfría desde 90 ºC ¿ A qué temperatura llegará si su masa vale 600 g, su calor específico es 0,56 cal 1 g ºC, y se le extraen 112.000 J ? 29Calcular la masa de una sustancia de calor específico 0,75 cal 1 g ºC, que se calientan desde los 313 K hasta los 140 ºF con 120.000 calorías. 30¿Qué variación de temperatura sufren 800 g de agua que caen desde una altura de 6 m, si suponemos que con el impacto toda la energía se convierte en calor ? 31Una bala de plomo de 40 g posee una energía cinética de 8,4 J. Si al chocar contra un blanco queda inmediatamente en reposo, ¿cuál será la elevación de temperatura de la bala si no hubiese intercambio de calor con el ambiente? 32Un calentador eleva hasta 800ºC la temperatura de 1.000 g de agua que estaban a 30 ºC.¿Cuántos J y kgm ha necesitado emplear el calentador? Si el calentamiento se logró en 5 minutos, ¿cuál es la potencia de la fuente de calor.? 33Un vehículo de 5 toneladas marcha a 108 km 1 h y frena hasta detenerse. Calcular la cantidad de calor producido por los frenos al frotar contra las campanas de las ruedas y todos los otros rozamientos. Si tarda 1 0 segundos en detenerse, ¿c ál es la potencia de los frenos?