Temperatura, Calor y primera ley de la termodinámica Camilo veliz Física en procesos industriales Instituto IACC 29 de Abril de 2019
Desarrollo Respuestas a pregunta º1.
Una llanta de un automóvil se infla con aire originalmente a 12ºC y a presión atmosférica normal. Durante el proceso, el aire se comprime a 30% de su volumen original y la temperatura aumenta a 45ºC. A) Calcule en escala Kelvin las temperaturas entregadas en este caso.
Considerando que la escala Kelvin equivale a 273ºC Reemplazando la ecuación nos quedaría de la siguiente manera K = C + 273,15 K = 12º + 273,15 K = 285,15
Reemplazando la segunda temperatura inicial nos quedaría K = C + 273,15 K = 45º + 273,15 K = 318,15
B) Determinar la presión en la llanta.
Utilizando la ecuación P1 x V1 = P2 x V2 T1
T2
Se reemplazan los valores T1 = 12ºC = 285,15 K
T2 = 45ºC = 318,15 K
P1 = 1 atm
P2 = 1,11 atm
V1 = 0.30
V2 =0,30 V1
P2 = P1 x T2 x V1 T1 x V2 P2 = 1 atm x 318,15 K x 0,30 285,15 x 0,30 Se eliminan los volúmenes y los grados Kelvin y nos quedaría el siguiente resultado para la presión 2: la presión 2 = 1,11 atm C) Después de un momento el automóvil se pone en marcha a gran velocidad. Conforme a lo anterior, la temperatura del aire en la llanta aumenta a 90ºC y el volumen interior de la llanta aumenta en un 3%. Determine cuál es la nueva presión en la llanta. T2 = 45ºC = 318,15 K
T3 = 90ºC = 363,15 K
P2 = 1,11 atm
P3 = 1,26 atm
V2 = 0,3
V3 = 0,3 V2
P3 = P2 x T3 x V2 T4 x V3 P3 = 1,11 atm x 363,15 K x 0,3 318,15 K x 0,3
Por lo tanto la presión 3 es P3 = 1,26 atm.
Respuesta a pregunta Nº2.
Entregue 3 ejemplos en los cuales se presente dilatación térmica en metales, justifique. a) Al poner un rodamiento a calentar antes de ponerlo en un eje se dilata para que entre con espacio al eje y una ves enfriado se aprete b) En una parte de los motores lleva aluminio y este se dilata que provo ca torceduras
Respuesta a pregunta Nº3.
En un taller de tornería se está fabricando el eje trasero de un carro de arrastre. Por efecto de aprovechar todo el material disponible, el tornero decide soldar una pieza de acero para llegar al largo requerido que es de 2,5 (m), todo esto a temperatura ambiente de 23ºC. La soldadura permite obtener las dimensiones deseadas, pero provoca que la temperatura de la pieza aumente su temperatura inicial en 8 veces, por lo que su enfriamiento rápido es inminente para obtener un buen forjado de la aleación, por lo tanto la pieza se sumerge en un recipiente de cal. A) Determine la longitud inicial de la pieza
2,5 m - Li = 3,67 x 10̄ ³ x Li x (184ºC – 23ºC)
2,5 m = 3,67 x 10 ̄³ x Li x (161ºC) + Li
Lf = a x Li (Tf – Ti) 2,5 m = 3,67 x 10 ̄³ x Li (184ºC – 23ºC) 2,5 m = Li 3,67 x 10 ̄³ (161) 4,2 m = Li la longitud inicial corresponderia a 4,2 metros.
B) Determine la longitud final aproximada de la pieza que el maestro tornero logro soldar. Lf – Li = a x Li x (Tf – Ti) Lf – 4,23 m = 3,67 x 10 ̄³ x 4,2 m x (184ºC – 23ºC) Lf = 3,67 x 10 ̄³ x 4,2 m x (161ºC) + 4,2 m Lf = 6,7 m Se resta la longitud final contra la longitud inicial lo que nos daría el largo requerido 6,7 m – 4,2 m = 2,5 m
Serway, R. y Jewett, J. (2008). Física para ciencias e ingeniería. (6a ed.) México DF: Editorial Thomson S. A
