Cuaderno de Actividades: Física II
Aplicaciones: 1) Ejercicio: Un termómetro de gas a volumen constante se calibra en hielo seco (que es dióxido de carbono en estado sólido y tiene una temperatura de -80,0 ºC y en el punto de ebullición del alcohol et!lico ("8,0 ºC# $as dos presiones son 0,%00 atm y &,') atm, a) a) *+u *+u valor de cero absoluto produce la calibración, b) b) *Cu.l *Cu.l es la presión en i) i) el el punto de congelación del agua, y ii) el ii) el punto de ebullición del agua Solucion: /egn Solucion: /egn la calibración tendr!amos la siguiente gra1ica p-2, p-2,
Cuya ecuación la obtenemos de la ecuación de la pendiente,
m≡
p − 0,90 ,900 T − (−80 80, 0) 0)
≡
1,63 ,635 − 0,90 ,900 78, 0 − ( −80 80, 0) 0)
resultando,
p(T ) ≡ 4, 65 652 x10 3 T + 1, 27 272 −
a) 3ara p40, 24 -5",6 ºC b) i) 3ara i) 3ara 240ºC corresponde un valor de p4 &,5"5 atm ii) 3ara ii) 3ara 24&00ºC corresponde un valor de p4 &,"" atm
Mg. Percy Víctor Cañote Fajardo
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Cuaderno de Actividades: Física II
6) Ejercicio: $a masa de un globo aerost.tico y su cargamento (sin incluir el aire interior es de 500 7g# l aire exterior est. a &0 ºC y &0& 73a# l volumen del globo es de 600 m, *9 qu temperatura debe calentarse el aire en el globo antes de que este empiece a ascender ($a densidad del aire a &0 ºC es de &,5) 7g:m Solución:
Inicio 3
Final V g
Va f
≡
V g
3 pai ≡ 101x10 Pa
pa f
≡
pai
283K
T f
≡
...
ma f
Vai
≡
Ti
400 m
≡
mai
≡
≡
¿?
≡
...
;e la ecuación de los gases ideales<
pV
≡
nRT
≡
w M
miTi
RT
≡
≡
m M
RT
pV M R
≡
cte ≡ mT
m f Tf ...( α )
se obtiene< 9hora, para que empiece a ascender, del ;C$ del sistema (globo(g y aire(a,
E
Mg. Percy Víctor Cañote Fajardo
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Cuaderno de Actividades: Física II W
ρ a gVg
E ≡ W
≡
wg
+
waf
ρ a gVg
≡
mg g + maf g
ρ aVg
≡
mg
+
maf
Usamos la ecuación ( ) para reempla=ar la ma1 ,
ρ aVg
≡
mg +
maiT i T f
ρ aVg
≡
mg +
T f ≡
( ρ aV g )T i
(1 −
T f
T i m g ρ aV g
)
T f ≡ 472 K Calculando,
9) Ejercicio: Una barra de oro est. en contacto trmico con una barra de plata de la misma longitud y .rea (1igura# Un extremo de la barra compuesta se mantiene a 80,0 ºC mientras que el extremo opuesto est. a 0,0 ºC# Cuando el 1lu>o de calor alcan=a el estado estable, encuentre la temperatura en la unión# Considere 7 9u4 &6 ?:mºC y 7 9g4 65" ?:mºC#
80,0ºC
9u
9g
0,0ºC
9islación
Solución: l estado estable implica una trans1erencia de calor homognea y uni1orme a lo largo de toda la barra, en particular en el punto de unión 9u-9g (inter1ase# $lamemos a la temperatura de dicho punto de inter1ase 2 i, por lo tanto, debe satis1acerse la siguiente condición,
H interfase
k AAu
≡ − Au
( Ti − T1 ) L Au
k AAg
≡ − Ag
( T2 − Ti ) LAg
donde 2&480 ºC y 2540 ºC# Considerando las areas y longitudes de las barras de 9u y 9g iguales, la 2i resulta, Mg. Percy Víctor Cañote Fajardo
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Cuaderno de Actividades: Física II
T i ≡
k AuT1 + k Ag T 2 k Au
+
k Ag
→
Ti
≡
51, 2º C
15) Ejercicio: l radio de nuestro /ol es ',%' x &08 m, y su salida de potencia total corresponde a ,"" x &0 5' ?, a suponiendo que la super1icie solar emite como un cuerpo negro ideal, calcule su temperatura super1icial, b empleando el resultado del inciso a, encuentre la λm.x del /ol# …
Mg. Percy Víctor Cañote Fajardo
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