UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD ACULTAD DE D E INGENIERÍA
INGENIERÍA CIVIL FÍSICA II – Ciclo Académico 201!II
PRÁCTICA DOMICILIARIA Nº 03 TEMA: Calor y Temperatura Temperatura 1. El coeficient coeficientee de dilatación longitudinal longitudinal del plomo plomo de un tanque es es de 29,4 x 10 -6 ºC -1. i el di!met"o del tanque es de 11,0 cm a 40ºC, calcule la tempe"atu"a a la que se a#usta"! exactamente en un agu#e"o con di!met"o unifo"me igual a 10,996 cm. 2. $n t"amo de tu%o de co%"e co%"e emplea empleado do en plome" plome"&a &a tiene 60.0 60.0 cm de longitud longitud ' un di!met"o di!met"o inte"io inte"io"" de 1.(0 cm a 20)C. i agua caliente a *()C flu'e po" el tu%o, +cómo cam%ia"an a su longitud ' b su !"ea t"anse"sal +Esto /ltimo afecta la tasa de flu#o flu#o . e ie"ten ie"ten plancas plancas de conc"eto conc"eto de (.0 m de longit longitud ud en una autopista. +u3 ancu"a de%e"!n de%e"!n tene" tene" las "anu"as de expansión ent"e las plancas a una tempe"atu"a de 20)C, pa"a ga"antia" que no a%"! contacto ent"e plancas ad'acentes dent"o de un inte"alo de tempe"atu"as de 52( a 4()C 4. e tiene tiene un "ecip "ecipien iente te de de pa"edes pa"edes delg delgadas adas de de inc inc 7 8n 0.00002: ºC -1 completamente lleno de me"cu"io ;
e20x1010 ?@m2 de sección t"anse"sal 10cm2, pa"a impedi" que se dilate cuando se calienta unifo"memente desde 0ºC asta 10ºC 7>e1.2x10-( ºC-1. :. A un un cu%o de iel ielo o de (g a 0ºC se de#a cae" cae" en 20g de agua agua a una tempe"atu"a tempe"atu"a o"iginal o"iginal de de *0ºC. *0ºC. &sica >&sica , si tuie"a tuie"a la ta"ea de medi" medi" la masa de una una asi#a de co%"e, co%"e, de mane" mane"aa pa"ticula", pa"a ello usted mide ( Fg de agua a :0ºC ' lo ie"te en el inte"io" de la asi#a que tiene una tempe"atu"a de 10ºC. Guego dete"mina que la tempe"atu"a de equili%"io que alcana el sistema es de 66ºC. Con la expe"iencia "ealiada, estime la masa de la asi#a de co%"e. Emita comenta"ios ace"ca de las fuentes de e""o" que inte"ienen en la expe"iencia ' "esultados posi%les o%tenidos. 10. En el la%o"ato"io la%o"ato "io de f&sica cie"tos estudiantes estudian tes de%en dete"mina" expe"imentalmente el calo" especifico del co%"e. Calientan 0.1(0 Fg de g"analla de co%"e asta 100 ºC en agua i"iente, la de#an a& un momento ' luego la ie"ten con cuidado en el aso de un calo"&met"o que contiene 0.200 Fg de agua a 20.0 ºC. Ga tempe"atu"a final de la mecla en el aso es 2(.0 ºC. i el aso de aluminio tiene una masa de 0.04( Fg, calcule el calo" espec&fico del co%"e. uponga que no a' inte"cam%io de calo" con el ento"no. 11. 11. $n t"oo de ielo ielo de de 0.60 Fg a -10)C se coloca coloca en 0.0 Fg de agua a (0)C. +Cu!nto l&quid l&quido o a%"! cuando el sistema alcance el equili%"io t3"mico 12. e coloca un t"oo de ielo ielo de de 100 g a -20ºC en un calo"&met"o calo"&met"o de co%"e co%"e de 00 g, ' se ie"ten en en 3ste 2(0 g de agua a 0ºC. Hete"mine la tempe"atu"a final del sistema ' explique si es ielo, agua o una mecla de am%os. 1. Al p"epa"a" un %aBo de agua, solo se a%"e la llae del agua caliente ' se ie"ten ie"ten 9( 9( lit"os a 60ºC en la %aBe"a. Hete"mine, Hete"mine, +cu!ntos lit"os lit"os de agua f"&a a 10ºC se necesitan necesitan pa"a tempe"a" el agua a 40ºC 14. El tanque de agua agua caliente caliente del sótano sótano de una casa a estado estado a 1*ºC du"ante du"ante a"ios d&as mient"a mient"ass se efectua"on "epa"aciones en una tu%e"&a "ota de gas natu"al que se usa como com%usti%le. i el tanque puede almacena" 160 lit"os ' el gas tiene un calo" de com%ustión com%ustión de **99 Ical@m . +Cu!nto gas se necesita pa"a calenta" el agua a 6ºC uponga que todo el calo" del gas se utilia pa"a calenta" el agua ' que no a' p3"didas de ene"g&a. 1(. $na %ala de plomo de 0.00 Fg golpea golpea un plato de ace"o= ace"o= am%os est!n inicialmente inicialmente a 20)C. Ga %ala se funde ' salpica en el impacto. uponiendo que el *0J de la ene"g&a cin3tica de la %ala se conie"te en calo" pa"a fundi"la, +cu!l se"! la "apide m&nima que de%e llea" pa"a fundi"se en el impacto 16. $na cascada tiene :( m de de altu"a. i 0J de ene"g&a ene"g&a potencial potencial g"aitacional g"aitacional del del agua se t"ansfo"ma en calo", +en cu!nto aumenta"a la tempe"atu"a del agua al llega" a la %ase de la cascada desde la pa"te supe"io" Sugerencia: Sugerencia: conside"e 1 Fg de agua que cae po" la cascada.D 1:. +Cu!nto tiempo ta"da"! en fo"ma"se una capa de ielo de 4 cm de espeso" espeso" so%"e una supe"ficie de un lago cuando cuando la tempe"atu tempe"atu"a "a del ai"e es de -6º. Ga conduct conductii iidad dad t3"mica t3"mica de ielo ielo es de 4 x 10 - [email protected].ºC ' su densidad de 0,92 g@cm .
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M"Sc" N" T#$ada T#$ada Cam%o&
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1*. e tiene una entana de dos pa"edes de id"io de 1,( m x 2,( m ' 0,( cm de espeso" cada una. i la tempe"atu"a del inte"io" de la a%itación es de 0ºC m!s caliente que en el exte"io". Calcule la p3"dida de calo" du"ante 20 o"as, si los dos paneles de id"io estuie"an sepa"ados po" una capa de ai"e de 1,0 cm de espeso". I 2,0x10 -4 [email protected].ºC= I a (,:x10 -6 [email protected].ºCD. 19. $na placa de co%"e mide 100 cm x 100 cm ' cm de espeso". $no de sus lados se mantiene a 0ºC, en tanto que el ot"o a 100ºC de tempe"atu"a. i la conductiidad t3"mica media del co%"e es I cu 0,92 [email protected].ºC, +Cu!nto calo" flu'e a t"a3s de la placa en condiciones de estado esta%le du"ante un lapso de 1( minutos 20. Hos placas de metal est!n soldadas una a la ot"a como se muest"a en la figu"a. e sa%e que A *0 cm2, L1 L2 .0 mm, T 1 100 )C, T 2 0 )C. Ka"a la placa de la iquie"da, k T1 4*.1 L@mºI= pa"a la placa de la de"eca, k T2 6*.2 L@mºI. Calcule la tasa de flu#o de calo" a t"a3s de las placas ' la tempe"atu"a T del empalme soldado.
21. Ga pa"ed de una casa consiste en un %loque solido de conc"eto con una capa exte"na de lad"illos ' una capa inte"na de aglome"ado. i la tempe"atu"a exte"io" en un d&a f"io es de -10)C ' la tempe"atu"a inte"io" es de 20)C, +cu!nta ene"g&a se conduci"! en 1.0 a t"a3s de una pa"ed con dimensiones de .( m po" (.0 m
22. $na l!mina caliente de !"ea 0,2 m 2 se conse"a a una tempe"atu"a de (9º C po" medio de un calentado" de 100 L cuando la tempe"atu"a del cua"to es de 20ºC. El coeficiente ap"opiado de conección es de 0,6 x 10-4 M1@4 [email protected].ºC. +u3 f"acción del calo" que se suminist"a se pie"de po" conección 2. El fi lamento de una l!mpa"a incandescente tiene un !"ea de (0 mm2 ' ope"a a una tempe"atu"a de 212: )C. uponga que toda la ene"g&a suminist"ada al %ul%o es "adiada po" 3l. i la emisiidad del filamento es 0.*, +cu!nta potencia se de%e suminist"a" al %ul%o cuando est! en ope"ación
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